Способ обработки шариков Советский патент 1993 года по МПК B24B11/02 

ние шарика сопровождается его качением вдоль кольцевой канавки и вращением в плоскости, перпендикулярной касательной к окружности среднего диаметра канавки и проходящей через центр шарика. Такая кине- матика шариков в рабочей зоне обеспечивает равномерное нанесение следов обработки на сферическую поверхность изделий.

На фиг. 1 изображена схема реализации предложеннрпр7 спОсоба обработки- шари- ков, продольный разрез; н| фиг.2 - вид рабочей поверхности нижнего диска (положение верхнего диска показано пунктиром); на фиг.3 - положения шарика в кольцевой канавке..

Предлагаемый способ обработки шариков включает вращение обрабатываемого шарика 1 нижним приводным диском 2 и верхним плоским приводным диском 3, расстояние между осями вращения которых Он и Ов равно е. На нижнем диске 2 выполнены кольцевые канавки 4 средним диаметром D, центры которых расположены на окружности радиусом R. В каждой канавке 4 размещают по одному шарику 1.

Диски 2 и 3 вращают с угловыми скоро- стями WH и ОДз , при :этом их отношение зависит от величин е, Jj, D. Вследствие различия скоростей VH и VB точек контакта шарика 1 соответственно с нижним 2 и верхним 3 дисками он перемещается по кольцевой канавке 4. .. --: / ..

Шарик сделаегпрлный оборот в кольцевой канавке за один, оборот нижнего диска, ; если его центр будет перемещаться вдоль канавки средним диаметром D со Скоростью Уш .0,5 (Он D. Скорость перемещения точки контакта с шари ком верхнего диска относительно нижнего диска У0тн |VB - VH должна быть не менее 2УШ D (т.к. центр шарика перемещается не менее чем в два раза медленнее VOTH). Перемещение шарика по всей длине кольцевой канавки возможно, если вектор 7отн постоянно изменяет свое положениз относительно век- тора VH. Для этого необходимо, чтобы диски вращались в одном направлении и на максимальном удалении кольцевой канавки от центра верхнего диска (R + е) его линейная скорость превышала линейную скорость нижнего диска, а на минимальном удалении (R - е) бьта бы ниже скорости нижнего диска (вектор. VOTH в этом случае делает полный оборот вокруг конца вектора VH за один оборот нижнего диска). Указанные выше ус- ловия можно записать в виде неравенств: 0)B(R + е)-;- WM R f( D; WnR - a)B((R e) (D. а следовательно,

(Он

шй ш

(йъ

R +e R +D R -e

R -D

Диапазон возможных соотношений угловых скоростей нижнего и верхнего дисков может быть определен выражением:

R -e

(Ов

R +e

D

2

R-D юь R + D

Если соотношение ( не попадает в указанный диапазон, то шарик перемещается не по всей дли не канавки, а по некоторому ее участку. Канавка изнашивается неравномерно по длине, что приводит к снижению точности обработки;

Численные значения границ диапазона соотношения сон/а в определяются исходя из следующих рассуждений. Максимальная величина расстояния между осями дисков е не может быть больше радиуса R окружности, на которой расположены центры кольцевых канавок. Минимальная величина среднего диаметра D кольцевой канавки может быть равна нулю (кольцевая канавка превращается в лунку). Подставляя предельные значения е и D в приведенное выше соотношение, угловых скоростей нижнего и верхнего дисков получим;

(Ув

Положение шарика в кольцевой канавке определяется направлением и величиной относительной скорости, перемещения точек контакта дисков с шариком. Шарик будет находиться в канавке в той точке, в которой проекция вектора VOTH на .напра вл ё ние вектора /ш равна 2УШ .З). Величина угл:а у между векторами Уш и VOTH определяется из выражения: 2 Ущ CD D

отн.VOTH

Этот же угол у составляет радиус канавки, проведенный в центр шарика Ош с прямой, перпендикулярной вектору VOTH и проходящей через центр канавки Ок.

Таким образом, при вращении нижнего и верхнего дисков в указанном диапазоне угловых скоростей, шарик перемещается по кольцевой канавке, совершая один оборот вокруг ее центра за каждый оборот нижнего диска. Так как вектор относительной скорости направлен под углом к вектору скорости центра шарика, то последний в рабочей зоне совершает многоосное вращение, что обеспечивает высокую точность обработки.

Примеры осуществления способа.

Проводилось тонкое шлифование шариков диаметром 5,5 мм, изготовленных из стекла марки К8. Исходная разноразмер- ность шариков 0,1 мм, отклонение от сфериС0 - - ческой формы 0,06 мм. Комплект инструмента состоял из двух дисков, изготовленных из латуни ЛС 59-1, На нижнем диске нарезались кольцевые канавки диаметром D 15 мм на расстоянии R 45 мм от центра диска. Расстояние между осями вращения дисков е 25 мм. Обработка велась в три перехода со снижением зернистости абразивного порошка электрокорунда белого от М 28 до М 10. Время обработки на каждом переходе - 40 минут. Диапазон возможных соотношений угловых скоростей нижнего и верхнего дисков для данных значений е, R, D- 0,7-1,1.

П р и м е р 1. Угловая скорость вращения нижнего диска установлена равной 6,6 с верхнего диска - 9,4 (Юн/аь 0,7).. Разноразмерность шариков в партии составила 4,3 мкм, отклонение от сферической формы

- 1,9 мкм.

Пример. Угловая скорость вращения нижнего диска равна 6,6 , верхнего диска

-6,9 ( (УнЛУв 0,95). Разноразмерность шариков составила 2,5 мкм, отклонение от сферической формы - 1,1 мкм.

П р и ме рЗ. Угловая скорость вращения нижнего диска - 6,6 , верхнего - 6,0 ( 1,1). Разноразмерность шариков составила 3,2 мкм, отклонение от сферической формы 1,4 мкм.

Таким образом, наилучшие точностные параметры шариков достигаются при соот0

5

0

5

0

ношении угловых скоростей нижнего и верхнего дисков близком к единице.

Для сравнения предлагаемого способа обработки шариков с прототипом приводим результаты тонкого шлифования шариков диаметром 5,0 мм, изготовленных из стекла марки К8. Комплект инструмента состоял из двух латунных дисков: верхнего - плоского . и нижнего - с концентрическими кольцевыми канавками, абразивный материал - электрокорунд белый М 10. Наилучшие точностные; параметры шариков, достигнутые известным способом, составили: разно- размер.ность 4,5 мкм, отклонение от сферической формы - 2;0 мкм.

Формула изобретения Способ обработки шариков, при котором верхний и нижний диски устанавливают с эксцентриситетом, сообщают им вращение, а шарики размещают в кольцевых канавках нижнего диск а и гф ижимают верхним плоским диском, о тли чающий- с я тем, что, с целью повышения качества и точности обработки, нижний диск берут с кольцевыми канавками одинакового среднего диаметра, центры которых лежат на одной окружности.диска, в каждой канавке размещают по шарику, при этом вращение дисков осуществляют в одном направлении, а соотношение их угловых скоростей выбирают из условия

где сон и (Ов

35

-угловые скорости вращения соответственно нижнего и верхнего дисков.

Редактор

Составитель К.Щетникович

Техред М.МоргенталКорректор О.Кравцова