Способ хонингования Советский патент 1992 года по МПК B24B33/06 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин путем хонингования их сопрягающихся поверхностей.

Известен способ хонингования, заключающийся в возвратно-поступательном дви- жении хона при одновременном и непрерывном его вращении с постоянной скоростью в течении всего времени съема припуска с обрабатываемой детали. Достоинством этого способа является простота реализации. Однако он не позволяет получить на обрабатываемой поверхности, необходимой для повышения долговечности сопрягающихся деталей машин, сетку одинаковых размеров и формы по всей длине обрабатываемого отверстия, потому что для этого необходимо одинаковое соотношение скоростей вращения и возвратно-поступательного движения хона в течении всего процесса съема припуска с обрабатываемой

поверхности. Реализовать это в упомянутом способе хонингования принципиально невозможно из-за того, что быстродействие привода возвратно-поступательного движения конечно и для его реверса требуется определенное время, в течение которого хон вращается с постоянной скоростью, а его скорость возвратно-поступательного движения тормозится до нулевой и затем разгоняется до заданной скорости в обратном направлении. В результате этого в крайних по высоте (длине) зонах обрабатываемого отверстия сетка получается искаженной или вовсе сливается в сплошную полосу. Поэтому на практике при указанном способе хонингования для получения (хотя бы) приближенно равномерной сетки по всей высоте обрабатываемого отверстия приходится резко увеличивать быстродействие привода возвратно-поступательного движения хона и снижать его скорость вращения. В первом случае это приводит к уве(Л

С

XI

оо

о

S

личению стоимости привода, а во птором - к снижению производительности хонинго- вальных станков. Тем не менее указанные меры не позволяют принципиально получить сетку следов обработки с равномерной плотностью и одинаковым углом пересечения по всей длине обрабатываемой детали, а значит и не реализуют возможностей хонингования по повышению долговечности сопрягающихся деталей машин. Известен другой способ хонингования 2, стр.46, при котором вращение и возврат- но-постуИательное движение хона осуществляется от отдельных электродвигателей постоянного тока. Возвратно-поступательное движение хона совершается реверсивным электродвигателем через винтовую пару. Способ располагает возможностью бесступенчатого регулирования параметров траектории, что позволяет получать сетку с различной плотностью и углом пересечения следов обработки. Однако это имеет место только в установившемся режиме приводов вращения и возвратно-поступательного движения хона. В итоге плотность сетки в крайних и средней по высоте (длине) зонах обрабатываемого отверстия различна и микрорельеф его поверхности не соответствует требованиям долговечность сопрягающихся деталей машин.

Известен так же способ хонингования отверстий с постоянным углом пересечения крестообразных царапин на обрабатываемой поверхности, в котором во время обработки отверстия в крайних положениях хонинговальной головки при снижении скоростей возвратно-поступательного движения хона до нуля и нарастании этой скорости до номинального рабочего значения абразивные бруски выключаются из процесса резания путем отодвигания их от обрабатываемой поверхности. После изменения направления скорости возвратно-поступательного движения хона и достижения номинальной рабочей скорости абразивные бруски включаются снова. Эти операции повторяются после каждого рабочего прохода хона в обрабатываемом отверстии. Однако этот метод не позволяет получить одинаковый угол пересечения крестообразных царапин по всей длине обрабатываемого отверстия, т.к. в крайних точках его высоты абразивные бруски отодвинуты от обрабатываемой поверхности.

Во всех перечисленных способах хонингования длина окружности обрабатываемого отверстия некратна к ее участку, пройденному хоном за один двойной ход, Это условие необходимо для движения зерен хонбрусков по разным участкам при каждом двойном ходе.

Целью изобретения является повышение качества обработки путем обеспечения

по всей длине обрабатываемой заготовки сетки с одинаковой плотностью и углом пересечения следов обработки.

В способе хонингования при разгоне и торможении возвратно-поступательного

0 движения хона скорость вращения хона изменяют из условия постоянства отношения скоростей вращения хона и его возвратно- поступательного движения, равного отношению этих скоростей в установившемся

5 режиме хонингования. По предложенному способу хон без вращения и со сжатыми брусками вводится в отверстие. После прохождения хоном всей длины отверстия включаются вращение и перемещение хона

0 в обратном направлении, а так же разжим брусков и охлаждение. При разгоне механизмов вращения и перемещения хона под действием микропроцессорной системы управления обеспечивается одинаковое соот5 ношение скоростей вращения и перемещения хона с разжатыми брусками. После завершения разгона начинается одновременное и равномерное вращение и перемещение хона с разжатыми брусками,

0 причем соотношение скоростей вращения и перемещения хона упомянутой микропроцессорной системой поддерживается постоянным и таким же, что и при установившемся режиме. В койце второго

5 прохождения хоном отверстия включается торможение вращения и перемещения хона. Происходит снижение до нуля скоростей вращения их отношения постоянным и таким же, что и при разгоне и равномерном

0 движении механизмов вращения и перемещения хона. Бруски при этом остаются разжатыми. После прохождения хоном всей длины отверстия второй раз происходит разгоя механизма вращения хона в том же

5 направлении и механизма перемещения хона в обратном направлении выше изложенным образом при сохранении неизменным соотношения скоростей вращения и перемещения хона и таким же по величине, что

0 и в предыдущих операциях хонингования. В дальнейшем хонингование по предложенному способу обеспечивается непрерывным чередованием следующих операций. Равномерное вращение и перемещение хона вне

5 участков разгона и торможения механизма перемещения хона. Торможение вращения и перемещения хона с последующим разгоном вращения хона в том же направлении и механизма перемещения хона в обратном направлении на концах отверстия. Во всех

перечисленных операциях соотношение скоростей вращения и перемещения хона сохраняется постоянным и задается оператором по рекомендациям см. 1, стр.100- 101. Тем самым обеспечивается получение сетки с заданной плотностью и углом пересечения следов обработки по всей длине отверстия, необходимой для повышения долговечности сопрягающихся деталей машин.

В способе хонингования для исключения перемещения по обрабатываемой поверхности зерен хон брусков по одной и той же линии (следу) обеспечена некратность длины окружности обрабатываемого отверстия к ее участку, пройденному хоном за один двойной ход. Для математического описания этого условия на Фиг.1 изображена развертка гильзы высотой h и с длиной окружности л D (D - диаметр обрабатываемого отверстия, п 3,14). Пунктирной линией 1 указан след одного зерна хонбруска при кратном, а сплошной линией при некратном отношении длины окружности обрабатываемого отверстия к ее участку, пройденному хоном за один двойной ход. Стрелками указано направление скоростей вращения (/Вр.)и возвратно-поступательного (/вп) движения хона.

За время двойного хода хона, которое выражается соотношением 2 h/ VDn (V8n - установившаяся скорость возвратно-поступательного движения хона), хон на обрабатываемой поверхности опишет дугу длиной

О « К

-ту- Vnp 2 h А , где V вр - установившаяся

VBII

линейная скорость вращения хона, а -А VBp/Ven - выражает соотношение установившихся скоростей вращения и возвратно- поступательного движения хона.

Исходя из этого получены следующие условия некратное ги длин ы окружности к ее участку, пройденному хоном за один двойной ход:

1ГПГ 1 2 3при 2h А я D;

1-23 при яО 2h A

За установившуюся скорость вращения и возвратно-поступательного движения хона принята скорость после окончания разгона и до наступления торможения приводов вращения и возвратно-поступательного движения хона. Значение А выбрано из условия максимальной долговечности сопрягающихся деталей. Например, для деталей из чугуна А 5, из закаленной стали А 2, а для деталей из литых алюминиевых сплавов А 1 и т.д.

На фиг.2 изображена структурная схема устройства, которое реализует способ хо нинговачия. Задятчик пути возвратно-поступательного движения хона 1 соединен с первым входом следящей системы 2 возвратно-поступательного движения хона по положению, а его выход - с устройством возвратно-поступательного движения хона 3, который механически связан с датчиком

0 обратной связи 4 по положению хона при его возвратно-поступательном движении. В ыход датчика 4 соединен со вторым входом следящей системы 2. Задатчик скорости возвратно-поступательного движения 5 со5 единен с первым входом следящей системы 6 по скорости возвратно-поступательного движения хона, а его выход - с устройством 3, который механически связан с датчиком обратной связи 7 по скорости возвратно-по0 ступательного движения хона, Выход датчика 7 соединен со вторым входом следящей системы бис блоком масштабирования и согласования 8. Выход блока 8 соединен с первым входом следящей системы 9 враще5 ния хона по скорости, выход которого соединен с устройством вращения хона 10. Датчик обратной связи 11 по скорости вращения хона механически связан с устройством 10. Выход датчика 11 соединён со

0 вторым входом следящей системы 9. В состав следящих систем 2, 6 и 9 входят средства согласования сигналов, подаваемых на устройства 3 и 10.

По схеме на фиг.2 способ хонингования

5 реализуется следующим образом. С помощью задатчиков 1 и 5 устанавливаются величина и скорость возвратно-поступательного движения хона. Следящая система 2 сравнивает сигналы от задатчика 1 и дат0 чика 4 и в случае их неравенства вырабатывает сигнал, обеспечивающий перемещение хона в зданную точку. Те же функции относительно скорости возвратно- поступательного движения выполняет сле5 дующая система 6 и датчик 7. В результате совместного действия следящих систем 2 и 6 на устройство 3 хон перемещается в заданную точку с заданной скоростью. Одновременно сигнал, пропорциональный

0 скорости поступательного движения хона, с выхода датчика 7 подается на вход блока 8, который выполняет функции задатчика гь О- рости вращения хона, т.к. сигнал с его выхода подается на управляющий вход

5 следящей системы вращения хона по скорости. G блоке 8 предусмотрена также возможность пропорционального изменения сигнала датчика 7, что позволяет изменять коэффициент пропорциональности между скоростями вращения и возвратно-поступательного движения хона в широких пределах. Путем сравнения сигналов с выходов датчика 11 и блока 8 следящая система 9 поддерживает неизменной заданную скорость вращения хона. На выходе датчика 8, независимо от знака сигнала датчика 7, вырабатывается сигнал одной полярности и пропорциональный сигналу датчика 7, а значит и скорости возвратно-поступательного движения хона. В результате скорость вращения хона повторяет с коэффициентом пропорциональности, задаваемой блоком 8 значение скорости возвратно-поступательного движения хона, как в установившемся режиме, так и при разгоне и торможении. Тем самым обеспечивается одинаковая плотность и одинаковый угол пересечения следов обработки по всей длине отверстия при его хонинговании, что соответствует требованиям долговечности деталей ма- шин, участвующих в сопряжении.

Из этого следует, что скорость вращения шпинделя без реверса синхронно повторяет с заданным коэффициентом пропорциональности абсолютное значение скорости возвратно-поступательного движения хона, т.е. хон вращается неравномерно с непрерывным чередованием при хонинговании режимов: разгон, установившаяся скорость, торможение и т.д. Все это

позволяет резко снизить требование к быстродействию привода линейных перемещений хона, т.к. здесь для достижения высокого качества обработки требуется не трудно достижимое высокое быстродействие привода, а необходима лишь соизмеримость быстродействия приводов вращения и возвратно-поступательного движения хона.

Формула изобретения Способ хонингования, при котором берут хон. вводят в обрабатываемое отверстие неподвижней заготовки и сообщают ему одновременно вращательное и возвратно-поступательное перемощение с обеспечением некратности длины окружности обрабатываемого отверстия к ее участку, пройденному хоном, за один двойной ход, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки путем обеспечения по всей длине обрабатываемой заготовки сетки с одинаковой плотностью и углом пересечения следов обработки, при разгоне и торможении возвратно-постунательного перемещения хона скорость вращения хона изменяется из условия постоянства отношения скоростей вращения хона и его возвратно-поступательного движения, равного отношению этих скоростей в установившемся режиме хонингования.

Использование: область станкостроения. Сущность изобретения: способ хонин- гования, по которому хон с разжатыми брусками совершает одновременно возвратно-поступательное движение и вращается с переменной скоростью, причем изменения скорости вращения хона синхронизированы с изменением скорости возвратно-поступательного движения так, что отношение этих скоростей сохраняется постоянным по всей длине отверстия, подвергаемого хонингованию. Это необходимо для получения сетки с одинаковой плотностью и одинаковым углом пересечения следов обработки по всей длине обрабатываемого отверстия, что в свою очередь существенно повышает долговечность сопрягающихся деталей машин. 2 ил.

Фиг.1

VBn

Ф/г.2