СПОСОБ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ВИНТОВ КОЛЬЦЕОБРАЗНЫМ ОХВАТЫВАЮЩИМ ИНСТРУМЕНТОМ Российский патент 2001 года по МПК B23G1/36 

Изобретение относится к машиностроению, к области станкостроения и может быть использовано при финишной абразивной обработке винтовых поверхностей точных винтов, например, винтов винтовых насосов, из трудношлифуемых материалов методом охватывающего шлифования.

Известен способ наружной обработки абразивным инструментом, содержащим цилиндрический корпус, на периферии которого закреплен расположенный по спирали абразивонесущий слой прямого профиля [1].

Недостатком известного способа и инструмента для его реализации является ограниченность их применения, а именно только для наружной абразивной обработки цилиндрических поверхностей и минимальная площадь контакта инструмента с заготовкой, не позволяющая интенсифицировать режимы обработки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ доводки винтовых поверхностей притиром при их относительном вращательном и возвратно-поступательном движении под действием осевой нагрузки с добавлением абразива в зону обработки и выдержки времени суммарного контакта, при этом к притиру в осевой плоскости прикладывают момент сил, который плавно изменяют пропорционально расстоянию от точки контакта в передаче винтовая поверхность - притир до оси винтовой поверхности, и одновременно изменяют время суммарного контакта притира и винтовой поверхности на участках профиля в соответствии с приведенными зависимостями [2].

Недостатком известного способа и инструмента для его реализации является ограниченность применения и сложность реализации, требующая специального оборудования.

Задачей изобретения является повышение качества, производительности и точности обработки за счет использования метода охватывающего шлифования, увеличивающего площадь контакта инструмента и заготовки и позволяющего интенсифицировать обработку винтовых поверхностей.

Поставленная задача решается предлагаемым способом абразивной обработки винтов кольцеобразным охватывающим инструментом, включающий сообщение детали вращения, а инструменту - возвратно-поступательной продольной подачи, при этом в качестве инструмента используют охватывающий деталь кольцеобразный абразивный круг, состоящий из корпуса в виде цилиндрической пружины и абразивного слоя, закрепленного на его внутренней поверхности, кроме того, скорость вращения детали задают в зависимости от режущих свойств абразива.

Наряду с этим, способ предназначен для обработки винтов винтовых насосов.

Сущность способа поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена схема обработки по предлагаемому способу; на фиг. 2 - элемент А на фиг. 1, частичный продольный разрез; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2.

При финишной абразивной обработке винтов 1 (например, винтовых насосов, имеющих профиль и размеры D, D₁, t, e, e₁, показанные на фиг. 1 и 2) по предлагаемому способу в охватывающий абразивный круг 2 вводят обрабатываемую заготовку - винт 1. Винту 1 сообщают вращение вокруг своей оси со скоростью V_д = V_и, равной скорости инструмента при абразивной обработке. Скорость назначается согласно характеристике охватывающего абразивного круга и режущих свойств инструмента, как при обычной традиционной абразивной обработке.

Кольцеобразный охватывающий [3] круг 2, надетый на обрабатываемую вращающуюся заготовку винта 1, затормаживают с помощью штанги 3, которая неподвижно на стойках 4 закреплена, например, на суппорте (не показан). Сопряжение круга 2 со штангой 3 производится с помощью кронштейнов 5, которые закреплены на витках круга 2 и охватывают штангу 3 благодаря пазам, имеющимся в нижней части кронштейнов 5.

Кольцеобразный охватывающий абразивный круг 2 состоит из корпуса 6, который представляет собой винтовую цилиндрическую пружину, сечение витка которой может иметь разнообразный профиль. Величина шага винтовой цилиндрической пружины влияет на интенсивность съема металла при обработке, кроме того, шаг винтовой цилиндрической пружины должен быть не более половины шага обрабатываемого винта. На внутреннюю кольцеобразную поверхность корпуса нанесен абразивный слой 7, например, на гибкой вулканитовой или резиновой связке, или на корпусе может быть закреплен проволочно-абразивный инструмент.

Одновременно с главным движением резания, которым является вращение заготовки, инструменту сообщают возвратно-поступательвую продольную подачу с помощью упоров (не показаны), которые действуют на крайние кронштейны 5, или роль упоров могут выполнять стойки 4 при их возвратно-поступательном движении вдоль оси.

Охватывая обрабатываемый винт 1 и благодаря пружинящим свойствам корпуса 6, витки абразивного круга, перемещаясь вдоль оси и копируя профиль винта, изменяют свои размеры в радиальном направлении (фиг. 3 и 4), обеспечивая радиальную подачу S. Витки увеличиваются и уменьшаются в диаметре, в поперечном сечении принимая форму круга (фиг. 4) или эллипса (фиг. 3), и внутренней рабочей поверхностью, в сечении имеющей профиль впадины винтовой поверхности обрабатываемого винта, ведут интенсивную абразивную обработку по всей длине винта, захватываемой инструментом.

Внутренняя абразивная рабочая поверхность витка круга, заправленная первоначально по форме впадины и поддерживающая этот профиль благодаря самозаточке, в процессе обработки занимает положение как во впадине, так и на выступе. При этом, находясь во впадине, виток круга контактирует с заготовкой всей режущей поверхностью, снимая максимум металла, находясь на выступе - по линии, снимая минимум. Но так как во впадине виток круга разжат в меньшей степени, то усилие радиальной подачи меньше и равно P_min. На виток, находящийся на выступе, действует большее усилие радиальной подачи P_max, поэтому съем металла на вершинах и впадинах обрабатываемого винта будет равномерный.

Пример. Обрабатывался винт левый Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта 27^-0,05 мм, эксцентриситет e₁ = 1,65 мм, e = 3,3 мм, шаг t = 28^+-0,01 мм, шероховатость R_a = 0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207- 228, масса - 5,8 кг. Припуск на сторону - 0,25 мм. Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20, абразивный охватывающий круг из 6 витков с внутренним диаметром d= 21 мм (в свободном состоянии), шириной полосы b=7 мм, толщиной абразивного слоя h=3 мм, 44А12С18В ГОСТ 2424-83, окружная скорость заготовки - V_д = 169,56 м/мин (2,82 м/с), n_д = 2000 об./мин, продольная подача S_пр = 2,8 мм/об. , требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через T_м = 5,5 мин (против T_м ^баз = 16,5 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании с помощью шлифовальной головки, с последующим полированием абразивной лентой ЛВТ 2200х55 Э4, 5-8-10 ГОСТ 12439-79 на токарном станке 1К62 на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми несоседними шагами: была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.

Достоинствами предлагаемого способа обработки кольцевым кругом являются возможность абразивной обработки валов с переменным сечением, в частности винтов, легко достижима нужная скорость резания, высокая производительность.

Преимущества предлагаемого способа абразивной обработки кольцевыми кругами: отсутствие стыков, более плавное вращение, жесткость технологической системы, нет необходимости поддерживать от прогиба люнетом обрабатываемый нежесткий, имеющий большую длину при малом диаметре, винт (как при традиционном круглом шлифовании), повышается качество и точность обработки благодаря кольцевому схватыванию инструментом обрабатываемой поверхности при снятии больших неравномерных припусков, в 2-3 раза повышается производительность обработки благодаря большой площади контакта инструмента с заготовкой и сокращению количества проходов, свободный доступ смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания между витками также положительно влияет на производительность.

Благодаря применению предлагаемого способа абразивной обработки винтовых поверхностей винтов кольцеобразным охватывающим инструментом улучшается качество и повышается производительность за счет снижения теплонапряженности процесса и гарантированной бесприжоговой обработки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент ФРГ N 1577579, кл. 67 C1, 1970.

2. Авт. св. СССР N 1328170, кл. В 24 В 37/02, В 23 G 1/36 заяв. 4042739/31-08. заявл. 26.03.86, опубл. 07.08.87. Бюл. N 29 - прототип.

3. Казаков В. М. Шлифование при повышенных скоростях резания. - Киев: Техника, 1971. С. 9-11.5

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при финишной абразивной обработке винтовых поверхностей точных винтов из трудношлифуемых материалов методом охватывающего шлифования. Для обработки используют охватывающий деталь кольцеобразный абразивный круг, который состоит из корпуса в виде винтовой цилиндрической пружины и абразивного слоя, закрепленного на его внутренней кольцеобразной поверхности. Детали сообщают вращение, а инструменту - возвратно-поступательную продольную подачу. Применение способа ведет к улучшению качества и повышению производительности шлифования за счет снижения теплонапряженности процесса и бесприжеговой обработки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ абразивной обработки винтов кольцеобразным охватывающим инструментом, включающий сообщение детали вращения, а инструменту - возвратно-поступательной продольной подачи, отличающийся тем, что в качестве инструмента используют охватывающий деталь кольцеобразный абразивный круг, состоящий из корпуса в виде цилиндрической пружины и абразивного слоя, закрепленного на его внутренней поверхности, при этом скорость вращения детали задают в зависимости от режущих свойств абразива. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он предназначен для обработки винтов винтовых насосов.