УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ШАРИКОВ Российский патент 1998 года по МПК B24B11/02 

Устройство относится к области механической обработки шариков, преимущественно из композиционных материалов, в том числе имеющих некруглую форму, и может быть использовано в подшипниковой, нефтяной, автотракторной, авиационной и др. отраслях промышленности.

Известно устройство для обработки шариков торцом дискового инструмента, размещенных в гнездах основания, соединенных с камерой расширения сжатого воздуха посредством выполненных в основании вертикальных сопел, установленном соосно шпинделю инструмента с выполненными на торце кольцевыми канавками и кинематически связанным с приводом вращения через мальтийский механизм [1] .

К недостаткам этого устройства следует отнести трудность достижения высокой геометрической точности и одноразмерности обрабатываемой партии шариков. Это обусловлено тем, что технологической базой при обработке шаров является дисковый инструмент. Кроме этого, использование в известном устройстве абразивного инструмента с канавками на рабочем торце приводит к удорожанию процесса обработки.

Известно также устройство для изготовления крупных сфер трубчатым инструментом, включающее вращающийся диск из эластичного материала с канавкой по периферии для вращения шара, взаимодействующего с торцом трубчатого инструмента, ось вращения которого расположена эксцентрично и перпендикулярно плоскости вращающегося диска [II]. Для повышения производительности обработки трубчатый инструмент армирован алмазосодержащим слоем.

Недостатками этого устройства являются: невысокая производительность работки, т.к. одновременно может обрабатываться одно изделие; трудность достижения высокой точности обработки, вызванная необходимостью обеспечения двухосного вращения шарика за счет равенства сил трения в зонах контакта шарика с диском и трубчатым инструментом, так как в противном случае обеспечивается только одноосное вращение.

Известно также наиболее близкое по технической сути к заявляемому устройство для обработки шариков, размещенных в установленном с возможностью вращения сепараторе между соосно смонтированными верхним и нижним дисками, один из которых связан с приводом вращения, и самоустанавливающимся прижимным кольцом, расположенным концентрично верхнему диску из условия образования между направленными друг к другу поверхностями сужающегося к верхнему торцу верхнего диска кольцевого паза [III].

Так как скорость вращения шариков находится в линейной зависимости от скорости вращения нижнего диска, значительно увеличить которую практически невозможно, производительность обработки шариков на данном устройстве сравнительно невелика, особенно при обработке шаров из композиционных материалов и имеющих несовершенную форму.

В основу изобретения поставлена задача такого усовершенствования устройства для обработки шариков, при котором путем изменения взаиморасположения и конструкции ряда элементов устройства, а также введения абразивного инструмента с индивидуальным приводом обеспечивается возможность обработки шариков при более высокой скорости резания, не зависящей от скорости транспортирования шариков, и за счет этого повышение производительности обработки.

Эта задача решается тем, что в устройстве для обработки шариков, размещенных в установленном с возможностью вращения сепараторе между соосно смонтированными верхним и нижним дисками, один из которых связан с приводом вращения, и самоустанавливающимся прижимным кольцом, расположенным концентрично верхнему диску из условия образования между направленными друг к другу поверхностями сужающегося к верхнему торцу верхнего диска кольцевого паза, согласно изобретению сепаратор расположен между верхним и нижним дисками, второй из которых связан с приводом вращения, а прижимное кольцо подпружинено в осевом направлении, при этом устройство снабжено приводным абразивным диском, установленным над кольцевым пазом, предназначенным для размещения в нем выступающей части шариков.

Введение в устройство приводного абразивного диска, установленного над кольцевым пазом, а также поджатие прижимного кольца в осевом направлении и размещение сепаратора между верхним и нижним дисками, один из которых связан с приводом вращения позволило осуществить прижим шариков по боковой поверхности и выполнить автономными кинематическую цепь главного движения (вращение абразивного инструмента). Разделение указанных кинематических цепей дает возможность устанавливать оптимальные режимы обработки. Например, обработку керамических шаров алмазным инструментом целесообразно осуществлять со скоростью 25-30 м/с, при этом переносная скорость шаров при транспортировании может быть в пределах 0,15-0,3 м/с.

При этом появилась возможность одновременно обрабатывать разноразмерные, имеющие некруглую форму шарики и обеспечить силовое кинематическое замыкание шаров между дисками и упомянутым прижимным кольцом. Упомянутые диски выполнены вращающимися для обеспечения многоосного вращения шаров. При выполнении приводов верхнего и нижнего рабочих дисков от отдельных электродвигателей появляется возможность выбирать рациональные кинематические режимы за счет изменения направления и частоты вращения дисков.

Установка абразивного инструмента эксцентрично дискам обеспечивает равномерный износ инструмента по всей рабочей поверхности и возможность изменять направление силового воздействия инструмента на шарики, за счет чего они получат дополнительное вращение.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого устройства; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант устройства, в котором верхний и нижний диски имеют автономные приводы.

Устройство для обработки шариков (фиг. 1, 2) содержит установленные соосно нижний диск 1, имеющий возможность вращения, верхний диск 2, расположенное концентрично выполненному вращающимся верхнему диску 2 прижимное кольцо 3 и сепаратор 4.

Нижний диск 1 и верхний диск 2 жестко закреплены на шпинделе 5 и вращаются вместе с ним от привода (на чертеже не показан). Прижимное кольцо 3 смонтировано на трех подпружиненных пружиной 6 в направлении к опорной поверхности нижнего диска 1 колонках 7. Колонки 7 установлены с зазором в отверстиях корпуса 8 для обеспечения возможности самоустановки прижимного кольца 3. Сепаратор 4 с гнездами 9 установлен между упомянутыми диска 1 и 2 свободно и при перемещении расположенных в гнездах 9 шариков 10 с выступанием в направлении верхнего диска 2 поворачивается относительно дисков 1 и 2. При этом между наружной боковой поверхностью верхнего диска 2 и внутренней боковой поверхностью прижимного кольца 3 образован сужающийся к верхнему торцу верхнего диска 2 кольцевой паз для размещения в нем выступающей части шариков 10, а над кольцевым пазом размещен вращающийся от автономного привода (на чертеже не показан) приводной абразивный диск 11, установленный эксцентрично относительно упомянутых дисков 1 и 2.

Возможно также и концентричное расположение приводного абразивного диска 11 относительно дисков 1 и 2 (на чертеже не показано). Это целесообразно в том случае, когда используется кольцевой абразивный дисковый инструмент 11 с выполненными на торце кольцевыми канавками.

Вариант устройства (фиг. 3) отличается от изображенного на фиг. 1 тем, что верхний диск 2 установлен на шпинделе 12, который приводится во вращение от автономного привода (на чертеже не показан).

Работа устройства осуществляется следующим образом. Шарики 10, подлежащие обработке, укладываются в гнезда 9 сепаратора 4 между дисками 1, 2 и кольцом 3 таким образом, чтобы шарики выступали над торцевыми поверхностями дисков 1 и 2 и прижимного кольца 3. При вращении дисков 1 и 2 под действием сил трения шарики 10 перемещаются в пазу, образованном дисками 1 и 2 и прижимным кольцом 3 с переносной угловой скоростью, равной (без учета проскальзывания) половине угловой скорости вращения шпинделя 5, увлекая сепаратор 4. Кроме этого, шарики 10 совершают вращение относительно своей горизонтальной и вертикальной осей.

Вращающийся приводной абразивный диск 11 подводится к обрабатываемым шарикам 10, осуществляя их обработку. Скорость резания может изменяться независимо от скорости перемещения шариков 10. Так как ось абразивного диска 11 расположена эксцентрично относительно осей колей 1 и 2 и прижимного кольца 3, происходит постоянное изменение силового воздействия абразивного диска 11 на шарики 10. За счет этого обеспечивается дополнительное многоосное вращение шариков 10 в рабочей зоне и улучшение их качества. Кроме этого, эксцентричное расположение осей абразивного диска 11 позволяет обеспечить равномерный износ абразивного диска 11.

При концентричном расположении абразивного диска 11 он используется неэкономично. Кроме этого, в этом случае ухудшаются условия для обеспечения многоосного вращения шариков от силового воздействия на них абразивного диска 11.

Работа устройства, изображенного на фиг. 3, отличается от изображенного на фиг. 1 тем, что диска 1 и 2 могут вращаться с разной частотой соответственно, n₁ и n₂. При необходимости можно изменять также и направление вращения упомянутых дисков 1,2 для обеспечения оптимальных параметров работы устройства.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить производительность обработки и улучшить качество изделий за счет возможности выбора оптимальных условий шлифования, при этом оно позволяет исключить ударные нагрузки в процессе обработки, использовать любой, в том числе и простой по форме торцевой абразивный диск, и сохранять его форму.

Использование: для обработки шариков, применяемых в подшипниковой, нефтяной, автотракторной, авиационной и др. отраслях промышленности. Сущность изобретения: устройство для обработки шариков содержит установленные соосно верхний диск и имеющий возможность вращения нижний диск, между которыми расположен с возможностью вращения сепаратор для размещения в его гнездах с выступанием в направлении верхнего диска шариками. Подпружиненное в осевом направлении к опорной поверхности нижнего диска самоустанавливающееся прижимное кольцо расположено концентрично выполненному вращающимся верхнему диску. Между наружной боковой поверхностью верхнего диска и внутренней боковой поверхностью прижимного кольца образован сужающийся к верхнему торцу верхнего диска кольцевой паз для размещения в нем выступающей части шариков, а над кольцевым пазом расположен вращающийся абразивный инструмент. При этом абразивный инструмент целесообразно установить эксцентрично упомянутым дискам. 3 ил.

Устройство для обработки шариков, размещенных в установленном с возможностью вращения сепараторе между соосно смонтированными верхним и нижним дисками, один из которых связан с приводом вращения, и самоустанавливающимся прижимным кольцом, расположенным концентрично верхнему диску из условия образования между направленными друг к другу поверхностями сужающегося к верхнему торцу верхнего диска кольцевого паза, отличающееся тем, что сепаратор расположен между верхним и нижним дисками, связанными с приводом вращения, а прижимное кольцо подпружинено в осевом направлении, при этом устройство снабжено приводным абразивным диском, установленным над кольцевым пазом, предназначенным для размещения в нем выступающей части шариков.