СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ТОРЦОВ КОНИЧЕСКИХ РОЛИКОВ Российский патент 2009 года по МПК B24B11/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подшипниковой промышленности.

Известны аналогичные способы шлифования сферических торцов конических роликов (а.с. 1212764 от 23.12.83, БИ 7, 86; а.с. 1278188 от 10.04.85, БИ 47, 86), в аналоге (а. с.1278188 от 10.04.85, БИ 47,86) ролики базируют между выступающими двух прижимаемых друг к другу дисков. Рабочая часть одного из дисков жесткая, другого - упругая. Диски расположены параллельно друг другу и вращаются вокруг своей оси, тем самым сообщая вращение ролика вокруг оси роликов. Ролики располагают с угловым шагом в сепараторе, находящемся между дисками и вращающемся вокруг своей оси. Вращение оси роликов вокруг центра сферы их торцов обеспечивается расположением роликов в окнах сепаратора, вращающегося с необходимой угловой скоростью, равной продольной подачи S_пр.

Базирование конических роликов по двойной направляющей - конической поверхности осуществляют одновременным контактированием конической поверхностью по образующей с окном сепаратора, а по опорной базе - торцу, противоположному сферическому торцу, путем контактирования этого торца с регулируемой опорой. Регулируемые опоры расположены на сепараторе соосно окнам, в которых расположены ролики. Названная схема базирования роликов позволяет их расположить надлежащим образом перпендикулярно оси шлифовального круга. Одновременно обеспечивается требуемое осевое положение каждого ролика на постоянном расстоянии от оси вращения дисков. Этим обеспечивается требуемая величина радиуса сферы сферических торцов роликов и возможность их вращения вокруг собственной оси. Непрерывность процесса шлифования обеспечивает высокую производительность. Однако аналогичные способы шлифования сферических торцов конических роликов имеют недостаток. Он заключается в недостаточной точности шлифуемой поверхности. Это вызвано тем, что ролики базируют в трех материальных системах, подвижных друг относительно друга: жестком диске, сепараторе и мягком диске. Каждая из названных систем расположена на самостоятельной оси вращения и, следовательно, подвержена деформациям и погрешностям вращения, которые неизбежно передаются обрабатываемым роликам.

В качестве прототипа по своей технической сущности наиболее близко подходит способ шлифования сферических торцов конических роликов (а.с. 670422, кл. В24В 19/06,30.06.1979).

В способе-прототипе шлифуемые конические ролики устанавливают между двумя (твердым и мягким) дисками, и сепаратора между ними, вращающимися вокруг общей оси, и при установке базируют по двойной направляющей базе - конической поверхности посредством контакта этой поверхности по образующей одновременно с жестким и мягким дисками и окном сепаратора, а по опорной базе - торцу, противоположному сферическому, посредством контакта его с нерегулируемой осевой опорой, соосной окну, расположенной на торце сепаратора.

Такие базирование и установка конического ролика в способе-прототипе обеспечивают ему необходимое положение и необходимые два движения подачи: вокруг оси дисков и собственной оси. Этим обеспечивается формообразование поверхности сферического торца.

Однако способ-прототип имеет недостаток - не очень высокую точность, связанную с базированием заготовки по трем подвижным системам: двум дискам и сепаратору. Это приводит к дополнительным погрешностям обработки.

Заявляемый способ шлифования лишен указанного недостатка.

Сущность изобретения заключается в том, что способ шлифования сферических торцов конических роликов, включающий установку роликов между торцами соосно расположенных вращающихся вокруг своих осей жесткого и мягкого дисков с базированием роликов их наружной конической поверхностью по двойной направляющей базе, а торцом, противоположным обрабатываемому сферическому торцу, - по опорной базе, отличающийся тем, что базирование роликов по двойной направляющей и опорной базам осуществляют посредством жесткого диска, имеющего опорные элементы, встроенные в призмы, выполненные равномерно с угловым шагом на торце жесткого диска, и регулируемые опоры, расположенные на внутреннем цилиндрическом выступе жесткого диска в плоскости симметрии призм, при этом обеспечивают контакт наружной конической поверхности ролика с двумя опорными элементами призмы, а его торца, противоположного обрабатываемому сферическому торцу, - с регулируемой опорой.

Технической задачей, которую решает изобретение, является повышение точности и качества поверхностного слоя сферического торца.

Отличительный признак изобретения - иное выполнение операции базирования по двойной направляющей базе - поверхности наружного конуса и по опорной базе - поверхности торца, противоположного сферическому. В изобретении эту операцию выполняют посредством трех базирующих элементов (двух - на призме, одного - регулируемой опоре), располагаемых на одном общем основании. Таким основанием предлагается выполнить жесткий диск.

Доказательство возможности решения технической задачи с помощью реализации отличительного признака изобретения. В прототипе одна опора ролика, контактирующая с его наружной конической поверхностью, расположена на жестком диске, вторая - на сепараторе. Жесткий диск и сепаратор вращаются на самостоятельных валах, которые установлены, в свою очередь, на своих опорах - подшипниках качения. Обрабатываемый ролик прижимается к жесткому диску мягким диском, вращающимся на своем валу, в своих опорах. Три названные подвижные системы имеет свои размерные цепи, каждая из которых имеют погрешности, как статические и динамические, так и кинематические. В изобретении число размерных подвижных систем сокращено до двух. Следовательно, значительно уменьшена суммарная погрешность за счет использования базирующих элементов, располагаемых на одном общем основании - жестком диске. Следовательно, будет повышена точность (огранка) и качество поверхностного слоя (волнистость) поверхности сферического торца. Таким образом, реализацией отличительного признака доказана возможность решения технической задачи.

Анализ известных технических решений и сравнение с ними заявляемого способа шлифования показал, что в них нет отличительных признаков заявки. Поэтому известные технические решения не позволяют решить поставленную техническую задачу. Следовательно, отличительные признаки заявляемого способа шлифования являются существенными.

В заявке представлены следующие графические материалы:

фиг.1 - схема обработки сферического торца конических роликов (вид спереди);

фиг.2 - то же, разрез АА;

фиг.3 - то же, вид по стрелке Б (вид сверху);

фиг.4 - схема базирования конического ролика (вид Г);

фиг.5 - то же, вид В.

Конический ролик 1 имеет возможность быть установленным между жестким диском 2 и мягким диском 3. На жестком диске 2 имеются равномерно расположенные с угловым шагом φ призмы 4. На призмах 4 встроены опорные элементы 5, с которыми имеют возможность контактировать конический ролик 1 своей наружной конической поверхностью 6, чем реализуется двойная направляющая база. На жестком диске 2 имеется внутренний цилиндрический выступ 7, на котором встроены с угловым шагом регулируемые опоры 8, лежащие в плоскости симметрии 9 призм 4 и опорных элементов 5, выполненных, например, в виде винтов с твердосплавным наконечником 10 и контргаек 11. С регулируемыми опорами 8 имеет возможность контактировать плоский торец 12 конического ролика 1, противоположный сферическому торцу 13.Этим реализуется опорная база, лишающая конический ролик 1 пятой степени свободы - возможности перемещения вдоль его оси 14. Шестая степень свободы конического ролика 1 - произвольные вращения его вокруг оси 14, лишается за счет контакта конического ролика 1 с рабочей поверхностью 15 мягкого диска 3. Мягкий диск 3 имеет приклеенный на нем слой 16 гибкого материала, что позволяет ему обеспечить увеличенную площадь контакта с наружной конической поверхностью 6 конического ролика 1. Поскольку жесткий диск 2 и мягкий диск 3 имеют возможность вращения вокруг оси 17, но с разными угловыми скоростями, то конический ролик 1 получает возможность одновременно двух вращений, одного - вокруг своей оси, второго - вокруг оси 17 вращения дисков, т.е. двух вспомогательных рабочих движений, реализуемых за счет силы трения между мягким диском 3 и коническим роликом 1. Главным рабочим движением является вращение шлифовального круга 18 вокруг оси 19, заправленного по радиусу сферы R_сф., поверхности сферического торца 13. При этом шлифовальный круг 18 может быть выполнен составным, собранным из нескольких частей, например трех, установленных на оправке вдоль ее длины как единое целое. Каждая часть имеет свою характеристику, например, зернистости и предназначена для выполнения определенного перехода: чернового, получистового, чистового. Таким образом, шлифовальный круг 18 имеет возможность, вращаясь вокруг своей оси 19, обрабатывать сферический торец 13 конического ролика 1, который, в свою очередь, имеет возможность одновременно участвовать в двух вспомогательных движениях: вращении вокруг собственной оси 14 и вокруг общей оси 17 вращения дисков 2, 3.

Способ шлифования конических роликов в динамике. Перед шлифованием конических роликов станок настраивают. Правят установленный и набранный из нескольких частей шлифовальный круг 18 по заданной величине радиуса сферы R_сф. В призмах 4 жесткого диска 2 устанавливают опорные элементы 5, соответствующие размерам конического ролика 1 (углу наклона образующей α/2, диаметру D_W, длине конического ролика 1). Регулируемые опоры 8 настраивают на соответствующую длину конического ролика 1. Оси 17 жесткого диска 2 и мягкого диска 3 располагают так, чтобы слой 16 мягкого материала мягкого диска 3 мог создавать необходимую силу давления на конический ролик 1 и, с другой стороны, чтобы загрузка и выгрузка шлифованных деталей находилась в требуемых зонах. Шлифовальный круг 18 располагают относительно жесткого диска 2 и мягкого диска 3 так, чтобы был обеспечен съем требуемого припуска каждой составляющей частью шлифовального круга 18.

Включают вращение шлифовального круга 18 с требуемой частотой вращения n_кр., обусловленной нужной скоростью шлифования V_кр.. Включают вращения жесткого диска 2 и мягкого диска 3 с требуемыми частотами вращения n_ж.д., n_м.д., обусловленными нужными величинами частоты n_P вращения конического ролика 1 вокруг своей оси 14 и продольной подачи S_пр. конического ролика 1. Загружают конические ролики 1 в зоне загрузки. Каждый из конических роликов 1 автоматически устанавливается, базируясь по двойной направляющей базе - наружной конической поверхностью 6 на опорных элементах, а опорной базой - торцом на регулируемой опоре 8. Одновременно слоем 16 мягкого материала мягкого диска 3 происходит силовое замыкание конического ролика 1 на опорных элементах 5 и регулируемой опоре 8. Поскольку мягкий диск 3 вращается вокруг своей оси, за счет силы трения сообщается вращение коническому ролику 1 вокруг его оси 14. В то же время за счет одновременного вращения жесткого диска 2 и мягкого диска 3 конические ролики 1 вместе с опорными элементами 5 и регулируемой опорой каждой призмы 4 вращаются вокруг оси 17, вращения дисков, с необходимой скоростью продольной подачи S_пр. Вступают последовательно в работу отдельные части шлифовального круга 18, снимая сначала черновой, затем, например, получистовой и чистовой припуск. Шлифование сферического торца 13 конического ролика 1 ведут с обильным охлаждением. Попав в зону выгрузки, конические ролики 1 выпадают из зоны установки в тару.

Пример конкретного выполнения способа шлифования конических роликов. Необходимо обработать поверхность сферического торца конического ролика радиально-упорного роликого подшипника 6У-7606АУШ. Ролик имеет следующие размеры: длину - 19,67_-0,4 мм; наибольший диаметр - 11,05 мм; наименьший диаметр - 9,681 мм; угол конуса - 2°; радиус сферы торца - 158_-10 мм; высота шероховатости сферического торца - 0,32 мкм; биение сферического торца - 0,01 мм; высота волнистости сферического торца -1 мкм; высота огранки сферического торца - 2 мкм. Обработку производят на сферошлифовальном станке мод. БСШ-200 со следующими режимами шлифования: припуск, снимаемый при шлифовании - 0,13 мм; скорость продольной круговой подачи - 1,154 м/мин; скорость шлифовального круга - 25 м/с; частота вращения изделия - 927 мин^-1; частота вращения жесткого диска - 1,15 мин^-1; частота вращения мягкого диска - 79,52 мин^-1.

Использовались части шлифовального круга со следующими характеристиками:

500×80×305 14А16ПС2Б;

500×80×305 14А8ПСМВ;

500×20×305 92БМ28ПМ35Р;

Применялась СОЖ.

После шлифования роликов заявленным способом их геометрические параметры имели значения (см. таблицу)

Таблица 1. Параметр поверхности сферического торца Численное значение при способе обработки Процент уменьшения прототип заявляемый Радиус сферы, мм 154…166 153…157   Биение, мкм 8…10 3…4 157 Высота волнистости, мкм 0,7…0,9 0,4…0,5 77 Высота огранки, мкм 1,2…1,7 0,9…1,3 32 Шероховатость, мкм 0,23 0,14 64

Из таблицы следует, что заявляемый способ обеспечивает выполнение более низких численных значений геометрических параметров поверхности сферического торца. Другими словами он позволяет решить поставленную техническую задачу повышения точности и качества поверхностного слоя поверхности сферического торца конических роликов.

Экономическая эффективность заявляемого способа шлифования сферических торцов конических роликов может быть определена как разность затрат при обработке роликов способом-прототипом и заявляемым способом при обеспечении одинаковых значений точности и качества поверхностного слоя поверхности сферического торца роликов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для шлифования сферических торцов конических роликов в подшипниковой промышленности. Ролики располагают между торцами жесткого и мягкого дисков, установленных соосно и вращающихся вокруг своих осей. Базируют ролики по двойной направляющей базе - наружной конической поверхности и опорной базе - торцу, противоположному сферическому торцу. Базирование роликов по двойной направляющей базе производят путем контакта наружной конической поверхности с двумя опорными элементами, встроенными в призмы, выполненные равномерно с угловым шагом на торце жесткого диска. Базирование по опорной базе - путем контакта с регулируемыми опорами, встроенными во внутренний цилиндрический выступ жесткого диска и лежащими в плоскости симметрии призм. В результате повышается точность и качество поверхностного слоя сферического торца. 5 ил., 1 табл.

Способ шлифования сферических торцов конических роликов, при котором ролики располагают между торцами жесткого и мягкого дисков, установленных соосно и вращающихся вокруг своих осей, базируют ролики по двойной направляющей базе - наружной конической поверхности и опорной базе - торцу, противоположному сферическому торцу, отличающийся тем, что базирование роликов по двойной направляющей и опорной базам осуществляют посредством жесткого диска, при этом базирование роликов по двойной направляющей базе - наружной конической поверхности - производят путем контакта этой поверхности с двумя опорными элементами, встроенными в призмы, выполненные равномерно с угловым шагом на торце жесткого диска, а по опорной базе - торцу, противоположному сферическому торцу, - путем контакта с регулируемыми опорами, встроенными во внутренний цилиндрический выступ жесткого диска и лежащими в плоскости симметрии призм.