СПОСОБ ФИНИШНОЙ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ НАРУЖНЫХ ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2003 года по МПК B24B1/00 B24B19/08 B24D17/00 

Изобретение относится к металлообработке шлифованием и может быть использовано при изготовлении деталей с наружными эллиптическими поверхностями.

Известен способ финишной обработки винтов, заключающийся в сообщении шлифовальному кругу, установленному под углом, равным углу подъема винта, вращения, перемещения в поперечном направлении и поступательного движения с продольной подачей, равной шагу винта, а детали - вращения вокруг своей оси со скоростью, связанной с продольной подачей круга, при этом в качестве круга используют охватывающий деталь шлифовальный круг, который устанавливают с эксцентриситетом, а перемещение круга в поперечном направлении осуществляют увеличением эксцентриситета и вращением круга и детали в разных направлениях [1].

Известный способ позволяет осуществить обработку валов с эллиптической поверхностью, но из-за того, что конструкция охватывающего круга не позволяет восстанавливать первоначальный внутренний диаметр круга, который необходимо поддерживать постоянным, способ и устройство для его реализации требуют коренного изменения.

Известен способ обточки эллиптической поверхности на токарном станке посредством специальной резцедержавки, укрепленной в шпинделе станка [2]. Способ основан на том, что проекция окружности на наклонную плоскость дает эллипс.

Недостатком известного способа является невозможность получения высокого класса шероховатости и точности обработанной эллиптической поверхности, которые присущи только абразивно-алмазной обработке. Кроме того, закаленные поверхности деталей затруднительно обрабатывать точением, только шлифование позволяет эффективно удалять дефектный поверхностный слой, оставленный в качестве припуска.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа, повышение точности и качества обработки наружной эллиптической поверхности, снижение величины шероховатости, повышение точности обработки и решение вопроса по осуществлению подачи врезания при неоднократных проходах, а также обеспечение независимости профиля обработанного изделия от диаметра шлифовального круга.

Поставленная задача достигается предлагаемым способом финишной абразивной обработки наружных эллиптических поверхностей, включающим сообщение шлифовальному кругу, установленному под углом к продольной оси детали, вращения и поступательного продольного движения при неподвижной детали, причем в качестве круга используют охватывающий деталь сборный шлифовальный круг, центр вращения которого устанавливают на оси обрабатываемой детали, а поперечную подачу врезания S_α осуществляют путем увеличения угла α на каждый двойной ход продольной подачи S_пр, при этом круг устанавливают под углом
α=arccos(b/a),
где - а и b - соответственно большая и меньшая полуоси обрабатываемой эллиптической наружной поверхности.

При этом используют сборный шлифовальный круг, составленный из отдельных сегментов, имеющих возможность радиального перемещения при наладке, осуществляемой по мере износа сегментов и восстановления внутреннего диаметра D=2а круга.

Кроме того, периферийную внутреннюю режущую поверхность круга при правке делят на две равные по высоте части, расположенные под углом α к оси вращения инструмента.

На фиг.1 представлена схема реализации способа финишной абразивной обработки наружных эллиптических поверхностей; на фиг.2 - вид слева по А на фиг. 1.

Способ отделочной абразивной обработки валов с наружными шейками с эллиптической поверхностью основан на том, что проекция окружности внутренней режущей поверхности охватывающего круга на наклонную плоскость дает эллипс.

Способ финишной абразивной обработки наружных эллиптических поверхностей валов 1 включает сообщение шлифовальному кругу 2, установленному под углом α к продольной оси детали, вращения V_и и поступательного продольного движения S_пр при неподвижной детали. В качестве круга используют охватывающий деталь сборный шлифовальный круг 2, центр вращения О которого устанавливают на оси обрабатываемой детали 1, а поперечную подачу врезания S_α осуществляют путем увеличения угла α на каждый двойной ход продольной подачи S_пр, при этом круг устанавливают под углом
α=arccos(b/a),
где - а и b - соответственно большая и меньшая полуоси обрабатываемой эллиптической наружной поверхности.

Кроме того, используют сборный шлифовальный круг 2, составленный из отдельных сегментов 3, имеющих возможность радиального перемещения при наладке, осуществляемой по мере износа сегментов и восстановления внутреннего диаметра D=2а круга.

При правке периферийную внутреннюю режущую поверхность круга 2 делят на две равные по высоте части, расположенные под углом α к оси вращения инструмента. Левая часть от плоскости симметрии круга, проходящая через т.О, согласно фиг.1 работает, когда сегменты находятся вверху, относительно продольной оси детали, правая часть от т.О работает, когда сегменты - внизу.

Наладка сегментов 3 на диаметр D осуществляется при остановленном процессе с помощью ввинчивания резьбовых пробок 4, которые перемещают подпружиненные пружинами 5 металлические стаканы 6, на которых известными способами закреплены абразивные сегменты 3. Стаканы 6 с абразивными сегментами 3 расположены в радиальных пазах вращательно-подвижной полой оправки 7, которая установлена в корпусе 8 посредством подшипников 9. Оправка 7 имеет шкив 10, который соединен ремнем 11 с приводом (не показан).

Корпус 8 шарнирно соединен с основанием 12 и может изменять угол α установки оси вращения круга 2 при изменении размеров объекта производства, а также при осуществлении поперечной подачи врезания, поворачиваясь относительно точки О. Основание 12 может быть закреплено, например, на суппорте токарного станка (не показан).

Способ финишной абразивной обработки наружных эллиптических поверхностей валов может быть применен как для черновой обработки, так и для чистового шлифования.

При небольших перепадах большой и малой полуосей "а" и "b" эллиптической поверхности формирование последней производят по предлагаемому способу, деля всю операцию на черновые, получистовые, чистовые и финишные переходы. При этом предварительное, например, токарное точение шейки вала производят цилиндрической формы.

При больших размерах большой и малой полуосей "а" и "b" эллиптической поверхности формирование последней производят в две операции: предварительное, например, токарное точение шейки вала эллиптической формы [2] с оставлением припуска под шлифование и окончательную финишную обработку по предлагаемому способу.

Способ финишной абразивной обработки наружных эллиптических поверхностей валов заключается в следующем. Перед обработкой сборный шлифовальный круг 2 правят, выдерживая внутренний диаметр D и деля на две равные по высоте части его периферийную внутреннюю поверхность, располагая режущие поверхности этих частей под углом α к оси вращения инструмента. Балансировку инструмента производят известными способами. Включают вращательное движение оправки 7 с инструментом 2 со скорость V_и, определяемой режущими свойствами абразива, и при угле наклона α = 0 корпуса 8 в него вводят обрабатываемую заготовку, при необходимости поджимают ее задним центром, причем деталь - неподвижна. Давая продольную подачу S_пр, величину которой определяют традиционным способом, на каждый двойной ход ее осуществляют подачу врезания S_α путем увеличения угла α. Обработку заканчивают выхаживанием, которая осуществляется без подачи врезания S_α, только с продольной подачей S_пр.

Как видно на фиг. 1, обработка предлагаемым способ позволяет повысить точность изделия и виброустойчивость процесса, так как охватывающий круг контактирует с заготовкой в двух диаметрально противоположных местах и возникающие радиальные составляющие сил резания взаимно уравновешиваются, не вызывая изгиб детали.

Пример. Обрабатывалась эллиптическая шейка вала длиной 20 мм, имеющая размеры поперечного сечения: 2а=27^-0,05 мм; 2b=25,36^-0,05 мм. Угол установки инструмента определяем по формуле α=arc cos (b/a)=arc cos (12,68/13,5)=20^o. Заготовка цилиндрической формы поперечного сечения диаметром ⊘ 27,6 мм. Внутренний диаметр шлифовального круга правили и настраивали до D=27 мм. Шероховатость обработанной поверхности должна быть Ra=0,4 мкм, материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207... 228. Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20, инструментальная охватывающая головка с абразивным охватывающим кругом сборным из прямоугольных сегментов типа СП 45х55х80 24А16С25К ГОСТ 2464-82, скорость головки V_и= 7,85 м/с, n_и==3000 мин^-1, S_пр=900 мм/мин, S_α=1'1,2'' /дв.ход, или в пересчете в мм на диаметре 27 мм S_α= 0,004 мм/дв.ход. Требуемая шероховатость и точность эллиптической поверхности шейки вала была достигнута через Т_м=(45+20)(0,3-1,4/900•0,004=7,58 мин, где (45+20) - длина хода суппорта при перебеге круга на каждую сторону, равном 0,5 ширины бруска; 1,4 - коэффициент, учитывающий затраты времени на выхаживание.

Благодаря применению предлагаемого способа стало возможным финишная абразивная обработка наружных эллиптических поверхностей валов, т.е. расширились технологические возможности способа, улучшилось качество, снизилась величина шероховатости и повысилась производительность за счет использования охватывающего круга и увеличения длины дуги контакта круга с заготовкой и решены вопросы по осуществлению подачи врезания при неоднократных проходах, а также обеспечение независимости профиля обработанного изделия от диаметра шлифовального круга.

Источники информации
1. Патент РФ 2167748, МКИ В 23 G 1/36. Способ финишной обработки винтов. Степанов Ю. С. , Афанасьев Б.И. и др. Заявка 99121764/02, заяв. 12.10.99. опуб. 27.05.2001. Бюл. 15.

2. Карелин Н. М. Бескопирная обработка цилиндрических деталей с криволинейными поперечными сечениями. - М.: Машиностроение, 1966, с. 11-13, рис. 1-12.

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при шлифовании деталей с наружными эллиптическими поверхностями. Обработку ведут шлифовальным кругом, охватывающим деталь и выполненным сборным из отдельных абразивных сегментов, образующих периферийную внутреннюю режущую поверхность. При правке ее делят на две равные по высоте части, расположенные под углом α к оси вращения шлифовального круга. Последний устанавливают под углом α к продольной оси детали и сообщают ему продольную подачу относительно неподвижной детали и поперечную подачу врезания путем увеличения угла α на каждый двойной ход продольной подачи. Приведена расчетная формула для определения величины угла α в зависимости от величины большой и малой полуосей эллиптической поверхности. Такие действия расширяют технологические возможности, повышают точность и качество обработки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ финишной абразивной обработки наружных эллиптических поверхностей, включающий сообщение вращения шлифовальному кругу, отличающийся тем, что в качестве шлифовального круга используют охватывающий обрабатываемую деталь сборный шлифовальный круг, который устанавливают под углом α к ее продольной оси с расположением на последней центра его вращения, и сообщают шлифовальному кругу продольную подачу относительно неподвижной детали и поперечную подачу врезания путем увеличения на каждый двойной ход продольной подачи угла α, величину которого определяют по формуле
α= arc cos(b/a),
где a и b - соответственно большая и малая полуоси обрабатываемой эллиптической наружной поверхности. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют сборный шлифовальный круг, составленный из отдельных сегментов, имеющих возможность радиального перемещения при наладке, осуществляемой по мере износа сегментов, и восстановления внутреннего диаметра круга D= 2а. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что используют сборный шлифовальный круг с внутренней режущей поверхностью, разделенной при правке на две равные по высоте части, расположенные под углом α к оси его вращения.