Изобретение относится к шлифовальным станкам для производства контуров регулирования жидкости в компонентах поворотных клапанов, например, используемых в гидравлических силовых рулевых передачах для транспортных средств. Такие поворотные клапаны включают в себя входной вал, который на своей внешней периферии имеет множество глухих простирающихся канавок, разделенных между собой участками. На входном валу шарнирно поддерживается втулка, имеющая в своем отверстии ряд, аксиально простирающихся, глухих пазов, сопрягающихся с канавками на входном валу, но имеющих с ними отрицательное перекрытие, причем пазы втулки шире, чем участки входного вала, таким образом определяя набор аксиально простирающихся отверстий, которые открываются и закрываются, когда входной вал и втулка поворачиваются относительно друг друга из среднего или нейтрального положения, величину такого поворота впредь будут называть как рабочий угол клапана. Кромки канавок входного вала имеют контуры, обеспечивающие специфическую конфигурацию, часто называемую дозирующей. Эти отверстия образуют сеть каналов, образуя наборы гидравлических мостов Уитстона, которые действуют параллельно для передачи масла между канавками во входном валу и пазами во втулке и поэтому между масляным насосом, приводимым в движение двигателем, и правой и левой камерами гидравлического цилиндра, входящими в состав рулевой передачи, посредством чего определяя характеристику давления клапана.
В области конструирования силового рулевого управления общий принцип работы таких поворотных клапанов хорошо известен и поэтому не будет очень подробно раскрываться в этом описании. Описание принципа работы приведено в патенте США 3022772, который считается "оригинальным" и в котором изложена концепция поворотного клапана.
В настоящее время, когда такие клапаны устанавливают, как правило, для управления шасси и ведущей шестерней рулевого управления, в этой ситуации водитель очень отчетливо слышит какие-то шумы, например, шипение, исходящее из клапана. Шипение из клапана из-за кавитации гидравлического масла, когда оно проходит в отверстия, ограниченные контурами дозирующих кромок входного вала и смежных краев пазов втулки, особенно во время работы при высоком давлении в клапане, например, в течение маневрирования при парковке транспортного средства В технике силовых клапанов рулевой передачи хорошо известно, что отверстия имеют меньшую склонность к кавитации, если контур дозирующей кромки имеет большую величину отношения ширины к глубине, посредством чего масло принуждается течь в виде тонкого листа постоянной толщины вдоль каждого контура дозирующей кромки. Подобно этому важно, чтобы поток масла делился поровну в упомянутой выше сети отверстий, таким образом, далее эффективно увеличивая указанное выше отношение ширины к глубине. Это требует высокой точности угловых зазоров контуров дозирующей кромки входного вала, также как прецизионного производства каждого контура дозирующей кромки, чтобы гарантировать однородность глубины вдоль их длины. Точность важна в той части контура дозирующей кромки, где регулируется действие высокого давления поворотного клапана, связанного с маневрированием при парковке, когда обычно генерируется давление 8 МПа и глубина контура дозирующей кромки составляет только приблизительно 0,012 мм. Эта часть непосредственно прилегает к внешнему диаметру входного вала и связана с максимальным нормальным рабочим углом клапана. Однако точность также требуется, чтобы избежать шипения, связанного с участком, расположенным ниже по контуру дозирующей кромки, где генерируемое давление обычно составляет 2 МПа, а глубина контура приблизительно 0,024 мм. Остальная часть контура дозирующей кромки в направлении к среднему положению клапана важна в определении характеристики давления канала, но не шума канала.
Также хорошо известно, что кавитация имеет место с меньшей вероятностью, если контур дозирующей кромки имеет клинообразную конфигурацию, имеющую наклон не более, чем приблизительно 1:12 по отношению к внешнему диаметру входного вала. Малый наклон контура дозирующей кромки в области парковки затрудняет достижение упомянутой выше высокой точности углового зазора контуров дозирующей кромки, который регулирует рабочий угол клапана, и, следовательно, не только шум клапана, но также усилия рулевой передаче при парковке.
Несколько изготовителей искали возможность достижения описанной выше точности путем шлифования контуров дозирующей кромки с помощью специальных шлифовальных станков для получения фаски, в которых входной вал поддерживается в центрах, прежде используемых для финишного шлифования внешнего диаметра цилиндров. Такие станки имеют шлифовальный круг большого диаметра, ширина которого равна аксиальной протяженности контуров дозирующей кромки, который последовательно перемещается в направлении перпендикулярном краю каждой канавки входного вала, посредством чего производя ряд плоских скосов. В некоторых случаях каждый контур дозирующей кромки делают состоящим более, чем из одного скоса. Например, в патенте США /Хейга/, чтобы уменьшить отделение потока и, следовательно, кавитация и шума, рекомендуется использовать три скоса с небольшим наклоном на каждой кромке. Однако при такой конструкции входного канала, где используют шесть пазов для получения контуров дозирующей кромки требуется 36 отдельных перемещений цилиндрического шлифовального круга, при этом после каждой подачи- входной вал необходимо подвергать шаговому перемещению. В варианте воплощения с входным валом, имеющим восемь канавок, потребуется 48 отдельных подач и шаговых перемещений. Поэтому такой способ длителен и дорог, когда обработка всех контуров дозирующей кромки часто занимает более двух минут. Кроме того, применение этого способа может привести к характеристике давления клапана, показанной на рисунке 7 патента США 4460016 /Хейга/ из-за того, плавную кривую.
В таких станках шлифования скоса большой диаметр шлифовального круга делает невозможным шлифование части контура дозирующей кромки, расположенной в сторону средней линии канавки, где увеличенная глубина будет приводить шлифовальный круг к столкновению с противоположным краем той же канавки. Эта часть крутого наклона и относительной глубины контура дозирующей кромки входного вала отныне будет называться "внутренним" контуром дозирующей кромки и его геометрия в общем оказывает влияние на центральную область характеристики давления клапана. По указанным причинам эту область обычно получают с помощью других, чем только что описанный способ посредством станков шлифования скоса, приспособленных только к шлифованию "внешнего" контура дозирующей кромки. Эта описанная ранее клинообразная часть с малым наклоном контура дозирующей кромки определяет характеристику давления клапана в области средних и высоких рабочих давлений, а также определяет шумовую характеристику клапана.
Из патента США N 4624283 и патента Японии N 59-118577 известно, что контуры или управляющие кромки, имеющие криволинейную вогнутую форму могут обрабатываться посредством "погружения" шлифовального круга в неподвижный входной вал, однако такая операция шлифования предполагает шлифование контуров выпуклой мерной кромки.
В соответствии с настоящим изобретением внешние контуры дозирующей кромки шлифуют в течение непрерывного вращения входного вала, таким образом, обеспечивая более быстрое шлифование контуров по сравнению с известными способами шлифования без какого-либо посягательства на глубину и показатель точности. Контуры дозирующего края, которые могут быть получены шлифованием, включают в себя скосы, дуги, спирали и другие выпуклые контуры или фактически произвольные их сочетания.
В настоящее время в практике обработки хорошо известны станки для шлифования кулачков, которые нашли широкое применение для шлифования таких компонентов, как кулачковые валы для автомобильных двигателей, метчики и фрезы для фасонно-фрезерных станков. В таких станках для шлифования кулачков заготовка поддерживается в центрах и непрерывно вращается во время циклических перемещений в направлении и от шлифовального круга под воздействием копира. Копир приводится в движение вместе с заготовкой и поэтому синхронизируется с ее вращением. Требуемое количество припуска постепенно удаляется подачей шлифовального круга в течение многих оборотов заготовки. Однако несколько признаков шлифования контуров дозирующей кромки входного вала в поворотного клапана в соответствии с настоящим изобретением являются уникальными и вызвали необходимость выполнения специальных мер, которые не использовали в известных станках подобного назначения.
В соответствии с настоящим изобретением внешние контуры дозирующей кромки сначала не обрабатывают начерно (не обдирают), а непосредственно шлифуют на цилиндрической заготовке входного вала с канавками обычно за один или два оборота. Это означает, что для равных приращений вращения входного вала, количество удаляемого припуска сильно увеличивается несколько раз в течение каждого оборота входного вала. В типовом случае максимальная величина удаления припуска за единицу угла поворота в 20 или 30 раз больше средней величины. Однако практические соображения диктуют, чтобы величина удаляемого припуска в единицу времени не превышала некоторой низкой величины, чтобы поверхность шлифовального круга, обязательно состоящая для этой цели из очень мелкозернистого абразивного материала и специального связующего материала, не разрушалась в результате таких внезапных максимальных величин удаления припуска. Как хорошо известно, если величина удаления припуска при операции шлифования является слишком большой, либо слишком малой, то приемлемой величины скалывания шлифовального круга не будет иметь места, вследствие либо засасывания абразивного материала, либо чрезмерной величины скалывания связующего материала.
В настоящем изобретении это ограничение преодолевают изменением угловой скорости входного вала в течение каждого оборота путем подобного большого отношения, почти насколько возможно обратного упомянутой выше величине удаления припуска на единицу угла поворота заготовки. Поэтому фактическая величина удаления припуска в единицу времени будет изменяться в значительно меньшем диапазоне, чем в том случае, когда угловая скорость была равномерной. Посредством этого времени требуемое для шлифования полного комплекта контуров дозирующей кромки, уменьшается до величины, составляющей только небольшую часть времени, требуемого обычным способом, а время между правками шлифовального круга значительно увеличивается.
Поэтому настоящим изобретением является станок для шлифования внешних контуров дозирующей кромки на краях аксиально простирающихся канавок входного вала силовой рулевой передачи, имеющий устройство для поддержания указанного входного вала для вращения, по существу, цилиндрический круг, рабочую поверхность которого устанавливают параллельно оси указанного входного вала, устройство привода для вращения указанного входного вала, устройство циклического увеличения и уменьшения расстояния между указанным входным валом и указанным шлифовальным кругом несколько раз в течение каждого оборота указанного входного вала так, чтобы каждый указанный внешний контур дозирующей кромки, шлифовальный таким образом, имел форму, которая является зеркальным отражением формы, по меньшей мере, формы другого внешнего контура дозирующей кромки по внешней периферии указанного входного вала, таким образом, определяя симметричные наборы контуров дозирующей кромки по часовой стрелке и против часовой стрелки, отличающийся тем, что указанное устройство привода приспособлено циклически изменять угловую скорость указанного вала в координации с указанным циклическим увеличением и уменьшением указанного расстояния между указанным входным валом и указанным шлифовальным кругом, посредством чего существенно уменьшается максимальная величина удаления припуска в единицу времени по сравнению с максимальной величиной, которая была бы, если бы указанная угловая скорость была постоянной и равной средней величине указанной циклически изменяющейся угловой скорости.
В большинстве случаев, когда имеет место максимальная величина удаления припуска за единицу поворота, входной вал, по существу, перестает вращаться в течение нескольких миллисекунд, в то время как он перемещается по направлению к шлифовальному кругу. Таким образом простого изменения угловой скорости копира известного станка для шлифования кулачков было бы недостаточно вследствие описанного ранее прямого синхронизма между вращением копира и вращением заготовки таких станков. Таким образом, в то время, когда заготовка почти перестает вращаться, эффективную величину подачи шлифовального круга в поперечном направлении по отношению к заготовке также необходимо сбросить почти до нуля. Для достижения удовлетворительного уровня производительности станка будут приведены в действие две отдельные переменные скорости, используемые для вращения входного вала и функций подачи и эти скорости будут поддерживаться в совершенном синхронизме в очень широком диапазоне угловых скоростей входного вала. Такое требование было бы трудно удовлетворить даже, если бы для приводов таких станков для шлифования кулачков использовали бы два серводвигателя с ЧПУ.
В соответствии с предложенным вариантом воплощения настоящего изобретения один двигатель приводит в движение два кулачка. Первый кулачек служит для выполнения функции подача/движение в обратном направлении и является аналогичным копиру известных станков для шлифования кулачков. Второй кулачек приводит в движение дифференциальное устройство, которое в соответствии с его профилем циклически изменяет соотношение скорости двигателя и вращения входного вала. Это дифференциальное устройство облегчает циклическое большое изменение угловой скорости входного вала, не оказывая влияния на функцию подача/движение в обратном направлении, обеспечиваемую первым кулачком. Кроме того, поскольку оба кулачка приводятся в движение непосредственно одним двигателем и поэтому синхронны, то синхронными являются движение подача/движение в обратном направлении и движение поворота входного вала. Большая величина изменения соотношения скорости стала возможной благодаря дифференциальному устройству, которое также позволяет использовать рабочий профиль кулачка подача/движение в обратном направлении без выступов или областей очень большого радиуса.
Важно отметить, что припуск, который должен быть удален в течение шлифования дозирующей кромки, не только изменяется за единицу угла поворота, то также полностью отличается, когда контур дозирующей кромки данной формы шлифуется в направлении смежной канавки по сравнению с тем, когда контур дозирующей кромки идентичной формы шлифуют в противоположном направлении.
Поэтому, хотя противоположные контуры дозирующей кромки могут быть симметричной формы относительно средней линии канавки, требуемое изменение угловой скорости входного вала для поддержания приблизительно постоянной величины удаления припуска в единицу времени, будет иметь асимметричную характеристику относительно такой средней линии.
Однако некоторые изготовители применяют входные валы, в которых контуры дозирующей кромки на противоположных сторонах канавок совершенно отличны, в таких случаях контур на любом краю канавки, скажем в направлении по часовой стрелке, будет зеркальным отражением другого контура в направлении против часовой стрелки по валу, таким образом, ограничивая наборы зеркального отражения контуров дозирующей кромки и, таким образом, препятствуя необходимой симметрии работы клапана. Число канавок в таких входных валах должны быть делимы на 4, обычно либо 8, либо 12 канавок. В таких случаях угловая скорость входного вала при шлифовании противоположных кромок будет дополнительно изменена соответствующим образом.
В общем следует, что для каждой конструкции входного вала и его специфических контуров дозирующей кромки потребуется специфическая форма угловой скорости. Предпочтительно, чтобы кромки шлифовались в течение одного иди двух оборотов входного вала. Если бы использовали много оборотов с постоянным увеличением глубины, то в течение первых оборотов шлифовальный круг касался бы конца контура смежного с предварительно шлифовальным краем канавки и, следовательно, шлифование всего внешнего контура дозирующей кромки занимало бы очень много времени. Очень быстрое изменение угловой скорости, требуемое, когда шлифование осуществляют только в течение одного или двух оборотов, имеет большие трудности для механизма привода входного вала реализуемого механически или управляемого с помощью устройства ЧПУ, которые преодолевают с помощью станка, сконструированного в соответствии с настоящим изобретением.
Для лучшего понимания настоящего изобретения приведено описание примера его предпочтительного воплощения со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых:
рисунок 1 поперечное сечение поворотного клапана, установленного в корпусе клапана силовой рулевой передачи,
рисунок 2 поперечное сечение в плоскости АА рисунка 1 входного вала и окружающих компонентов втулки поворотного клапана,
рисунок 3 сильно увеличенное изображение области В рисунка 2, показывающее детали отверстия, образованного контуром дозирующей кромки входного вала и смежным краем паза втулки,
рисунок 4 перспективное изображение шлифовального станка контура дозирующей кромки в соответствии с настоящим изобретением,
рисунок 5 поперечное сечение в плоскости СС рисунка 4, показывающее шлифовальный круг в контакте с входным валом,
рисунок 6 поперечное сечение в плоскости СС рисунка 4, показывающее детали привода качающейся платформы,
рисунок 7 увеличенное изображение части станка рисунка 4, показывающее детали барабанного кулачка.
рисунок 8 изображение кулачка 73 перпендикулярно его оси,
рисунок 9 график величины удаления припуска в функции от угла поворота входного вала для шлифования двух контуров дозирующей кромки на данной канавке (т.е. график соответствует углу поворота входного вала равным 60 градусов).
Из рисунка 1 видно, что корпус клапана 1 снабжен соединителями с входом канала насоса и возврата в насос, соответственно, 2 и 3 и соединениями правого и левого цилиндра 4 и 5. Корпус рулевой передачи 6, к которому прикреплен корпус клапана 1, содержит механические элементы передачи, например, шестерню 7, смонтированную на оси с помощью шарикоподшипника 8 и снабженную уплотнением 9. Три основных элемента клапана составляют входной вал 10, втулку 11, установленную на его оси, и торсионный вал 12. Торсионный вал 12. Торсионный вал 12 одним концом скреплен с входным валом 10 с помощью шпильки 13 и подобным образом другим концом с шестерней 7 шпилькой 14. Он также обеспечивает цапфу для входного вала 10 посредством гильзы 15. Втулка 11 имеет кольцевое удлинение, имеющее паз 16, в который входит штырь 17, простирающийся из шестерни 7 в радиальном направлении.
Из рисунка 2 следует, что входной вал 10 содержит на своей внешней периферийной части шесть простирающихся аксиально глухих канавок 18. Эти канавки расположены с отрицательным перекрытием относительно шести соответствующих аксиально простирающихся глухих пазов 19 на сопряженном внутреннем диаметре втулки 11. На внешней периферии втулки 11 имеется также ряд разнесенных в осевом направлении разделенных уплотнениями периферических канавок 20a, 20b, 20c. Радиальные отверстия 21 во входном валу 10 соединяют чередующиеся канавки 18 с центральным отверстием 22 во входном валу 10 откуда возвращаемое масло может поступать в возвратное соединение 3 насоса.
Радиальные отверстия 23 во втулке 11 соединяют оставшиеся чередующиеся канавки 18 входного вала 10 с центральной периферической канавкой 20в и, таким образом, с входным каналом 2. Чередующиеся пазы втулки 19 соединены посредством радиальных отверстий 24 с соответствующими периферическими канавками 20а и 20 с и, таким образом, с соединениями цилиндра 4 и 5.
Из рисунка 2 понятно, что в среднем положении показанного клапана, отрицательные перекрытия шести канавок 18 и шести пазов 19 образуют двенадцать простирающихся аксиально отверстий 25, площадь которых изменяется в функции рабочего ушла клапана, т. е. является функцией относительного поворота входного вала 10 и втулки 11 из из среднего положения.
Рисунок 3 является и сильно увеличенным изображением области В рисунка 2, показывающим детали одного такого отверстия 25, образованного между контуром дозирующей кромки 26 одной канавки 18 входного вала 10 и соответствующим смежным краем 27 одного паза 19 втулки 11. В поворотном клапане, описанном в этом варианте воплощения, все двенадцать контуров дозирующей кромки имеют идентичную геометрию с чередующимися контурами дозирующей кромки, имеющими зеркальное изображение показанному. Контур дозирующей кромки 26 здесь показан в его ориентации по отношению к краю 27, когда клапан находится в среднем положении. Когда входной вал 10 и втулка 11 поворачиваются относительно друг друга, край 27 последовательно перемещается в положение 27a, 27b и 27c, что соответствует повороту из среднего положения на рабочие углы клапана 28a, 28b и 28c, соответственно. Контур дозирующей кромки 26, ограниченный внешним контуром дозирующей кромки, простирается от слияния с внешним диаметром 29 входного вала в точке 30 до пересечения с внутренним контуром дозирующей кромки 31 в точках 32 и 33.
Часть внешнего контура дозирующей кромки 26 между точками 30 и 34 является, по существу, плоским скосом, после которого он начинает увеличивать выпуклость по мере приближения к точке 32. В этой точке он становится перпендикулярным осевой линии 35 канавки 18 и отсюда не может быть дальше сошлифован с помощью шлифовального круга большого диаметра, периферия которого здесь показана в этом масштабе как почти прямая линия 36.
Внешний контур дозирующей кромки 26 между точками 34 и 32 имеет геометрию подобную спирали или улитке помогая получить линейную характеристику давления, требуемую для таких клапанов.
Внутренний контур дозирующей кромки 31 показан двумя линиями, отражая кривизну боковых сторон канавки 18, которая может быть получена хорошо известными способами фрезерования, прокатки или вальцовки. До операции шлифования контур дозирующей кромки 26, внутренний контур дозирующей кромки 31 будут простираться до пересечения с внешним диаметром входного вала 29 вдоль кривой линии этого диаметра между точками 37 и 38.
Можно представить, что рост давления, создаваемый отверстием 26 рабочего угла клапана 28а, где (в точке 27а) край паза втулки 27 ближе всего приближается к точке 32, регулируется формой внутреннего контура дозирующей кромки 31. С другой стороны, рост давления, создаваемый отверстием 25 посредством диапазона рабочих углов клапана 28а-28с, исключительно регулируется формой внешнего контура дозирующей кромки 26. В точке 39 глубина внешнего контура дозирующей кромки 26, т.е. расстояние 27с-39 обычно составляет 0,012 мм и генерирует достаточное давление для парковки транспортного средства.
На рисунке 4 показаны основные признаки шлифовального станка контура дозирующей кромки, в котором шлифовальный круг большого диаметра 40 монтируют на шпинделе, имеющем ось 41, размещенную в цапфе 42, переносимый кареткой 43, перемещаемой по направляющей 44, которая составляет часть станины станка 45.Входной вал 10 поддерживается для вращения неподвижным центром 46 и подвижным центром 47. Неподвижный центр 46 смонтирован в основании 48 на качающейся платформе 49. Подвижный центр 47 выступает из главного рабочего шпинделя 50, шарнирно опирающегося для вращения на основание 51 и также смонтирован на качающейся платформе 49. Качающаяся платформа 49 шарнирно закреплена для колебания вокруг оси 52 через шарниры 53 и 54, соответственно установленные в основаниях 55 и 56, выступающих из станины станка 45.
Эта конструкция более четко показана на рисунке 5, на котором показан шлифовальный круг 40 в момент шлифования двух областей между точками 32 и 33 (на рисунке 30) внешнего контура дозирующей кромки 26 на противоположных краях канавки 18 входного вала 10. Входной вал 10 вращается в показанном направлении вокруг оси, ог6раниченной неподвижным центром 46 и подвижным центром 47, и в соответствии с обычной практикой шлифования цилиндрических тел шлифовальный круг 40 вращается в том же направлении вокруг оси 41. Колебание качающейся платформы 49 имеет место вокруг оси 52 на малый угол, приводящий входной вал 10 к поперечной подаче и обратному движению от шлифовального круга 40 и, следовательно, к шлифованию внешних контуров дозирующей кромки 26.
Входной вал 10 имеет две плоские поверхности 57, полученные фрезерованием, которые захватываются двумя плавающими зажимами зажимного устрйоства 58 близлежащего подвижного центра 47, также приводимого в движение главным рабочим шпинделем станка 50. Способ отведения и сведения зажимов устройства 58 является обычным. Главный рабочий шпиндель станка 50 шарнирно поддерживается в основании 51, которое составляет часть качающейся платформы 49, и поворачивается с помощью червячного колеса 59, закрепленного на нем. Червяк 61, являющийся составной частью червячного вала 62, входит в свободное зацепление с червячным колесом 59 шарнирно поддерживается для вращения и аксиального скольжения в опорных пластинах 63 и 64, простирающихся вертикально из качающейся платформы 49. Червячный вал 62 выступает вперед из опорной пластины 63 ( на рисунке 4) и имеет зубчатую шестерню 65, нарезанную на нем и выступает назад от опорной пластины 64 к шестерне 66, которая входит в зацепление с ведущей шестерней 67 двигателя 68. Двигатель 68 смонтирован на кронштейне 69, являющимся составной частью качающейся платформы 49, и поэтому колеблется с ней вокруг шарниров 53 и 54. Отметим, что ведущие шестерни 65 и 67 являются удлиненными для обеспечения возможности сцепления с шестернями 70 и 66, соответственно, когда червячный вал 62 скользит в осевом направлении в своих опорах. Поэтому аксиальное скольжение червячного вала 62 способно добавить или убавить небольшие приращения угловых поворотно к (или от) общему угловому повороту главного рабочего шпинделя станка 50.
Шестерня 70 закреплена на валу 71, который также шарнирно поддерживается для вращения в опорных пластинах 63 и 64, но ограничена от скольжения в осевом направлении. Соотношение зубов ведущей шестерни 65, шестерни 70, червяка 61 и червячного колеса 59 таково, чтобы при шлифовании входного вала с шестью канавками вал делал шесть оборотов за один оборот главного рабочего шпинделя станка 50. Теперь обратившись также к рисунку 6, увидим, что кулачек 73 смонтирован на валу 71 и контактирует со штырем толкателя 74 шарнирно поддерживаемым в ползуне 75, расположенным, в свою очередь, в бобышке 76, выступающей из качающейся платформы 49. Своим нижним концом ползун 75 опирается на штырь 77, закрепленный в станине станка 45. Пружина 78, установленная против качающейся платформы 49 с помощью штыря с головкой 79, удерживает кулачек 73 в контакте со штырем толкателя 74 и ползун 75 в контакте со штырем 77 и гарантирует положительное без люфта колебание качающейся платформы 49 в соответствии с выпуклым профилем кулачка 73
Это колебание качающейся платформы 49 служит для последовательной поперечной подачи и движения в обратном направлении входного вала 10 от шлифовального круга 40, обеспечивая шлифование внешних контуров дозирующей кромки 26. Как видно из рисунка 7, скольжение в осевом направлении червячного вала 62 регулируется барабанным кулачком 80, имеющим бесконечную спиральную канавку показанную в сцеплении со штырем 81, выступающим из манжеты 82, шарнирно закрепленной на червячком валу 62, но аксиально ограниченной с помощью буртиков 84. Направляющий штифт 85, выступающий вниз в паз 86 в качающейся платформе 49, препятствует вращению манжеты.
При запуске двигателя 68 главный рабочий шпиндель станка 50 и выходной вал 10 приходят во вращение в показанном направлении и каретка 43 немедленно немного перемещается вперед, чтобы началось шлифование входного вала 10. Ширина шлифовального круга 40 такова, чтобы шлифовать всю аксиальную длину контура дозирующей кромки 26. Когда вращение входного вала 10 продолжается, качающаяся платформа 49 движется вокруг шарниров 53 и 54 под действием кулачка 73 до тех пор, пока не будет достигнуто положение, показанное на рисунках 5, 6, 7 и 8, т.е. входной вал 10 и шлифовальный круг 40, соответственно, достигнув точки, после которой направление движения качающейся платформы 49 изменяется по противоположное. После поворота входного вала 10 на одну шестую оборота эта последовательность повторяется для шлифования внешнего контура дозирующей кромки 26 следующей канавки 18.
На рисунке 8 показан момент, когда штырь толкателя 74 достиг положения максимальной величины выступа кулачка 73, погружающего входной вал 10 в шлифовальный круг 40 в то время как остальная часть кулачка 73 имеет относительно ровный профиль.
Более сильное качательное движение качающейся платформы 49 в этой точке необходимо для получения плоской поверхности 32-33, которая копланарна части контура дозирующей кромки на противоположной стороне канавки 18 (смотри рисунок 3). В один этот момент на обеих кромках канавки 18 вследствие мостового эффекта шлифовального круга большого диаметра 40 удаляется наибольшая часть припуска металла на обработку всего припуска входного вала 10.
На рисунке 9 показана диаграмма удаления припуска на обработку во время поворота входного вала от 30 градусов до средней линии 35 канавки 18 до 30 градусов после нее. Она указывает на то, что когда шлифование продолжают в указанном направлении, т. е. слева направо на рисунке 3, наибольшая часть припуска удаляется внезапно, как показано, когда позиция 87 соответствует шлифованию внешнего контура дозирующей кромки 26 между точками 30 и 34 на рисунке 3. Поэтому, когда вращение продолжается, между точками 34 и 3 имеет место небольшое удаление припуска. Однако в последний момент входной вал толкателя в направлении шлифовального круга, что приводит к большой величине удаления припуска, показанной как позиция 88. При достижении средней линии 35 канавки 18 величина удаления припуска мгновенно уменьшается до низкого уровня, как показано в позиции 89. Поэтому удаляется только небольшая величина припуска. Это большое изменение величины удаления припуска совершенно неприемлемо в практике прецизионного шлифования и поэтому угловая скорость входного вала 10 должна изменяться в широком диапазоне уменьшения, как имеет место в позиции 87, и фактически равняется нулю в позиции 88. Это выполняется толканием червяка 61 в осевом направлении, когда он поворачивается в сцеплении с червячным колесом 59 в результате действия спиральной канавки в барабанном кулачке 80, находящемся в сцеплении со штифтом 81, как показано на рисунке 7.
Важно отметить, что вся диаграмма сильно асимметрична относительно средней линии 35 канавки 18 в зависимости от угла поворота входного вала 10. Позиции, например 88, которые соответствуют периодам высокой величины удаления припуска в течение очень небольших углов поворота входного вала 10, значительно увеличиваются в угле на кулачке 73 вследствие запрограммированного мгновенного очень высокого отношения скорости кулачка 73 и входного вала 10. Природа изменения этого отношения скорости является функцией формы спиральной канавки в барабанном кулачке 80. Поэтому природа изменения величины удаления припуска (как функции от времени) является функцией как этой формы, так и формы профиля кулачка 73. Поэтому с целью противодействия асимметричному изменению величины удаления припуска как функции угла поворота входного вала необходимо, чтобы, по меньшей мере, одна из этих форм была асимметричной. Как показано в этом варианте воплощения, в идеальном случае для ограничения градиентов профилей кулачков до практических величин, совместных с обычной технологией шлифовки, обе эти формы будут асимметричными.
Безотносительно к деталям профилей кулачков результирующий эффект выражается в обеспечении большого изменения угловой скорости входного вала в процессе шлифования для "выравнивания" (или создания более равномерного) давления шлифованием между шлифовальным кругом и входным валом, а, следовательно, избегая поверхностного разрешения шлифовального круга, как было бы в противном случае, и в то же самое время позволить средней эффективной скорости вращения станка быть в 20-30 раз больше, чем если бы частота вращения была постоянной и, таким образом, ограниченной упомянутой выше максимальной величиной удаления припуска.
Специалисты в этой области техники поймут, что могут быть сделаны многочисленные варианты и/или модификации настоящего изобретения, как показано в конкретных вариантах, без отклонения от духа и объема подробно описанного настоящего изобретения. Поэтому настоящие варианты воплощения должны рассматриваться как поясняющие во всех отношениях, а не ограничивающие.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к конструкции шлифовальных станков, предназначенных для бесцентрового шлифования контуров дозирующих кромок шлицевого вала клапана силовой рулевой передачи. Станок содержит инструментальный шпиндель, предназначенный для размещения цилиндрического шлифовального круга, рабочая поверхность которого расположена параллельно оси обрабатываемого вала, а ширина круга задана в соответствии с шириной контура дозирующей кромки. Средства установки и закрепления обрабатываемого вала соединены с установленным в опоре рабочим шпинделем станка, который посредством никематической связи взаимодействует с элеткродвигателем станка и средствами отвода и подвода обрабатываемого вала в зону шлифования. Станок содержит средства, предназначенные для циклического изменения угловой скорости вращения рабочего шпинделя в соответствии с циклическим изменением расстояния от оси вращения обрабатываемого вала до оси вращения шлифовального круга. 1 з.п. ф-лы 9 ил.
| Патент США N 4624283, кл | |||
| Устройство для электрической сигнализации | 1918 |
|
SU16A1 |
