УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОГО ХОНИНГОВАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК B24B33/00 B24B33/02 B24B1/04 

Изобретение относится к отделочной финишной абразивной обработке труднообрабатываемых материалов резанием и может быть использовано при хонинговании отверстий.

Известно устройство для сообщения хонинговальным брускам колебательного перемещения, выполненное в виде размещенного в хонинговальной головке штока с разжимными конусами, связанными с приводом радиального перемещения брусков, при этом последний выполнен в виде гидроцилиндра и устройство снабжено насосом, сливным клапаном, связанными с поршневой полостью гидроцилиндра, и двумя источниками давления, один из которых сообщен со штоковой полостью гидроцилиндра, а другой - со сливным клапаном.

Существенным недостатком известного устройства является периодически изменяющаяся глубина хонингования и радиальное давление в зоне обработки. При этом возрастают шероховатость и волнистость обработанной поверхности и снижается стойкость инструмента. Вследствие переменности радиального давления сужается область устойчивости процесса хонингования и возрастает уровень колебаний, самовозбуждающихся с собственной частотой.

Наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для вибрационного хонингования, содержащее вибратор, устанавливаемый с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и выполненный в виде упорного подшипника с сепаратором, рабочая поверхность одной из разъемных частей которого изготовлена кулачковой, при этом упомянутая разъемная часть выполнена в виде втулки и неподвижно установлена на корпусе инструмента, а сепаратор размещен на корпусе с возможностью вращения.

Недостатком известного устройства является ненадежность конструкции, выраженная в том, что при определенных сочетаниях размеров профиля волнистого торца втулки вибратора, жесткости пружины, поджимающей эту втулку, значительных сил резания и т.п. шарики, находясь во впадине, не преодолеют выступы и будут проскальзывать по гладкому кольцу подшипника вибратора вместе с упомянутой втулкой, не возбуждая никаких вибраций.

Задача изобретения - повышение точности и качества абразивной обработки хонингования путем обеспечения плавного осевого возвратно-поступательного перемещения брусков с некоторой частотой.

Эта задача решается с помощью использования устройства для вибрационного хонингования, содержащее корпус инструмента, подвижно закрепленный на упорном подшипнике, и вибратор, установленный с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и державками абразивных брусков, при этом оно снабжено центральным приводным валом, кулачком вибратора, выполненным в виде диска, жестко закрепленным на центральном приводном валу и установленным на ступице под углом к плоскости вращения, шестерней-саттелитом, установленной на неподвижной оси, и центральным зубчатым колесом, жестко закрепленным на центральном приводном валу, кроме того, упорный подшипник выполнен двойным, корпус инструмента жестко соединен со средним кольцом упорного двойного подшипника и имеет внутренний зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней-саттелитом, которая входит в зацепление с центральным зубчатым колесом, а вибратор взаимодействует с державками абразивных брусков посредством кулачка.

На фиг. 1 показано устройство для вибрационного хонингования, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство для вибрационного хонингования состоит из центрального приводного вала 1 и подвижного корпуса инструмента 2, в окнах которого размещены разжимные кулачки 3. Внутри корпуса находится разжимной конический шток 4, взаимодействующий с валиком подачи хонинговального станка во время работы брусков. Корпус инструмента 2 закреплен на среднем кольце 5 упорного двойного подшипника 6, образованного торцами неподвижного стакана 7 и диска 8, жестко закрепленного на стакане. Последний неподвижно установлен на корпусе шпиндельной бабки (не показан). Внутренним зубчатым венцом 9 корпус 2 обкатывается около шестерни-сателлита 10, которая с возможностью вращения установлена на неподвижной оси 11. Ось 11 смонтирована и закреплена на неподвижном диске 8.

Шестерня-сателлит 10 находится в зацеплении с центральным зубчатым колесом 12, жестко с помощью шпонки закрепленной на центральном приводном валу 1, на котором также жестко закреплен кулачок 13, выполненный в виде диска и установленный на ступице под углом α к плоскости вращения. Угол α наклона кулачка 13 механизма осцилляции влияет на величину амплитуды A колебаний абразивных брусков и находится в зависимости от наружного диаметра D кулачка, определяемой по формуле
α = arccos(A/D).
Кулачок 13 наружной поверхностью размером D плотно входит во внутренние пазы державок 14 хонинговальных брусков и при своем вращении на центральном приводном валу 1 заставляет осциллировать бруски. Державки 14 брусков при осцилляции катятся по шарикам 15, которые завальцованы в накладки 16, жестко соединенные с разжимными кулачками 3.

Устройство работает следующим образом.

При включении станка хонинговальная головка, закрепленная на шпинделе, вводится в отверстие обрабатываемой детали и начинает вращаться со скоростью в n = Z₉/Z₁₂ раз медленнее, чем шпиндель станка, где Z₉ и Z₁₂ соответственно числа зубьев зубчатого венца 9 и колеса 12. Снижение числа оборотов сделано с целью уменьшения инерционных сил при возвратно-поступательном вибрационном движении брусков и всех подвижных частей вращающегося инструмента. Потери производительности из-за снижения скорости вращения инструмента компенсируются наложением вибраций на процесс хонингования.

Вращение корпуса инструмента осуществляется в противоположную сторону относительно вращения центрального вала от зубчатого колеса 12 через шестерню - сателлит 10 и внутренний зубчатый венец 9. При этом кулачок 13 механизма осцилляции взаимодействует с внутренними пазами державок 14. Абразивные бруски совершают осевые колебания с амплитудой, равной A = (Dcosα), частотой, равной сумме чисел оборотов центрального вала и корпуса инструмента. Кулачок 13 механизма осцилляции приводит в колебательное осевое движение державки 14 брусков, которые своими контактными плоскостями катятся по шарикам 15.

От привода гидравлики (не показан) включается разжим кулачков 3 и под действием разжимного конического штока 4 последние перемешаются в радиальном направлении и выдвигают державки 14 брусков к обрабатываемой поверхности детали.

Таким образом происходит хонингование с осцилляцией хонинговальных брусков. Благодаря этому существенно улучшается качество обработанной поверхности и повышается в несколько раз производительность хонингования. Вибрации в этих направлениях в сочетании с главными движениями, присущие традиционному хонингованию, создают перекрестное движение абразивных зерен и периодически изменяют скорость резания и силу трения, которые существенно облегчают съем материала и стружкообразование, улучшают самозатачивание зерен, а переменные силы активно перераспределяются в плоскости резания, вследствие чего полностью подавляются автоколебания и сила трения уменьшается до 4 раз. При этом уменьшается расход энергии на резание.

Вибрацинное хонингование с прелагаемым устройством наиболее целесообразно использовать при обработке заготовок малой жесткости из труднообрабатываемых сплавов на малых станках вместо традиционных способов хонингования, при которых возбуждаются интенсивные автоколебания.

Изобретение относится к отделочной финишной абразивной обработке труднообрабатываемых материалов резанием и может быть использовано при хонинговании отверстий. Устройство содержит корпус инструмента, подвижно закрепленный на упорном подшипнике, и вибратор, установленный с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и державками абразивных брусков, при этом оно снабжено центральным приводным валом, кулачком вибратора, выполненным в виде диска, жестко закрепленным на центральном приводном валу и установленным на ступице под углом к плоскости вращения, шестерней-саттелитом, установленной на неподвижной оси, и центральным зубчатым колесом, жестко закрепленным на центральном приводном валу, кроме того, упорный подшипник выполнен двойным, корпус инструмента жестко соединен со средним кольцом упорного двойного подшипника и имеет внутренний зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней-саттелитом, которая входит в зацепление с центральным зубчатым колесом, а вибратор взаимодействует с державками абразивных брусков посредством кулачка. Хонингование с осцилляцией хонинговальных брусков существенно улучшает качество обработанной поверхности и повышает в несколько раз производительность хонингования. Вибрация в этих направлениях в сочетании с главными движениями, присущими традиционному шлифованию, создают перекрестное движение абразивных зерен и периодически изменяют скорость резания и силу трения, которые существенно облегчают съем материала и стружкообразование, улучшают самозатачивание зерен, а переменные силы активно перераспределяются в плоскости резания, вследствие чего полностью подавляются автоколебания и сила трения уменьшается до 4 раз. При этом уменьшается расход энергии на резание. Вибрационное хонингование с предлагаемым устройством наиболее целесообразно использовать при обработке заготовок малой жесткости из труднообрабатываемых сплавов на малых станках вместо традиционных способов хонингования, при которых возбуждаются интенсивные автоколебания. 3 ил.

Устройство для вибрационного хонингования, содержащее корпус инструмента, подвижно закрепленный на упорном подшипнике, и вибратор, установленный с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и державками абразивных брусков, отличающееся тем, что оно снабжено центральным приводным валом, кулачком вибратора, выполненным в виде диска, жестко закрепленным на центральном приводном валу и установленным на ступице под углом к плоскости вращения, шестерней-сателлитом, установленной на неподвижной оси, и центральным зубчатым колесом, жестко закрепленным на центральном приводном валу, при этом упорный подшипник выполнен двойным, корпус инструмента жестко соединен со средним кольцом упорного двойного подшипника и имеет внутренний зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней-сателлитом, которая входит в зацепление с центральным зубчатым колесом, а вибратор взаимодействует с державками абразивных брусков посредством кулачка.