Способ комбинированной обработки валов режущим и деформирующим элементами Советский патент 1993 года по МПК B24B39/04 

. Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на предприятиях бумажной промышленности при точении длинномерных валов из различных материалов.

Целью настоящего изобретения является улучшение качества обработанной поверхности при обработке валов со статическим прогибом.

На фиг.1 изображена принципиальная схема обработки по предлагаемому способу; на фиг.2 - схема нагружения вала и прогиб его оси под действием поперечных и осевых сил; на фиг.З - вид сбоку фиг.1; на фиг.4 - вид сбоку фиг. 1; на фиг.5 - вид сбоку фиг.1.

Обработку по предлагаемому способу осуществляют следующим образом.

Перед обработкой измеряют статический прогиб f вала 1 и находят его максимальное значение fmax, которое имеет вал посредине своей длины. Устанавливаем резец 2, например, чашечный под углом рк оси детали и со смещением Н. Устанавливаем деформирующий элемент, например, ролик 3 по другую сторону оси 4 вала 1 по отношению к резцу 2. Ось 5 ролика 3 располагаем на расстоянии h от линии центров станка 6, при этом

ел

с

О h f,

max i

т.е. Ось 5 ролика 3 смещают в сторону статического прогиба вала на величину, не превышающую величины максимального значения этого прогиба. Наилучшим образом для виброустойчивости процесса обработки соответствует смещение оси 5 ролика 3 в на правлении статического прогиба вала на величину равную половине величины максимального статического прогиба вала, т.е.

П TJ fmax. (СМ. фиг.2)

Затем детали 1 придают врсщение со скоростью V, а комбинированному инструменту, состоящему из резца 2 и деформиру00

ю

СА

ющего. ролика 3, сообщают подачу S. При этом ось 5 ролика 3 в начале обработки находится на уровне точки М (см, фиг.2), т.е. ролик 3 расположен ниже оси детали 4 и ниже оси линии центров станка на величину

2

Ь - тг f max

По мере обработки ось 5 ролика все время будет находиться ниже линии центров 6 на величину, равную 0,5 fmax; На участках обработки вала МС и BMi прогиб вала fi h. Поскольку ось 4 вала 1 имеет статический прогиб, который к середине вала увеличивается до максимального, то о точках С и В ось 4 вала 1 и ось 5 ролика находятся на одном и том же уровне (см. фиг.4). На участке обработки вала СМоВ ось 5 ролика 3 находится выше оси 4 детали (см фиг. 5). По мере продвижения ролика его давление на деталь вначале увеличивается, а затем уменьшается. В точках В и С при совпадении осей детали и ролика радиальная сила от резца Ру, например, равна силе давления Рд ролика на деталь. На других участках это равенство нарушается,

Необходимость установки ролика 3 на величине смещения h 0,5 fmax объясняется следующим образом. Каландровый вал представляет собой конструкцию, в которой на стальной сердцевидный вал 7 надеты бумажные кольца 8 малой толщины, которые сдавлены силой Р и в этом положении зафиксированы стальными шайбами 9. В таком виде он обрабатывается и устанавливается в бумагоделательную машину. Бумажную насадку необходимо рассматривать как стержень с заделанными концами, подверженный осевой сжимающей силе Р, которая должна быть меньше критической, при которой стержень потеряет устойчивость т.е. Р РКр. Поскольку контакт бумажного полого вала с шайбами 9 можно рассматривать как заделку, то

-кр

где EI -жесткость вала; I -длина обработанной части вала.

Стержень в точках С и В имеет перегиб, изгибающие моменты в которых равны нулю, При прохождении резца этих точек могут возникнуть вибрации, которые после их прохождения не исчезнут. То есть форма линии изгиба оси вала в этих точках неустойчива, поэтому для устойчивости оси вала в

этих точках необходимо установить промежуточные опоры. Такой опорой и служит ролик 3, установленный таким образом, чтобы его ось проходила через точки С и В. Прогиб точки С можно рассматривать как прогиб заделки AiC. Прогиб точки Мо можно рассматривать как прогиб балки с шарнирно- опертыми концами в точках В и С (моменты в точках В и С равны нулю). Как в первом,

так и во втором случае приведенная длина

балки равна 1/2, что и приводит к равенству прогибов точек Си Мо, измеренных от соответствующих осей балок ААт и ВС. Так как точки В и С располагаются посредине высо- ты максимального прогиба вала, то и смещение ролика выбирают

20

1

21

h - Trfmax

П р и м е р. Производим обработку вала диаметром Д 700 мм, длина вала I 8600 мм. Диаметр ролика dp 100 мм. Перед обработкой замеряем максимальный стати- ческий прогиб вала, fmax 3,0 мм. Устанавливаем ось ролика ниже линии центров

станка на величину h н-fmax 1,5 мм. Режимы обработки: подача S 1 мм/об; глуби- на резания ,6 мм; частота вращения вала п . 160 об/мин.

В результате обработки получаем Ra - 1,1 м км и требуемую бочкообразность, равную 0,02 мм.

Ролик в направлении подачи устанавливается пред резцом, после него и на одной линии с ним.

Способ обеспечивает повышение устойчивости вала, что уменьшает вибрации и улучшает чистоту обработанной поверхности. Способ позволяет получать при обработке необходимую точность вала, в том числе необходимую бочкообразность, ввиду уменьшения давления в радиальном к.дета- ли направлении со стороны ролика, вслед- ствие его смещения от центра в области наименьшей жесткости вала.

Способ прост по осуществлению и позволяет применять его при обработке длин- номерных изделий.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ комбинированной обработки валов режущим и деформирующим элементами, включающий обработку резцом и обкатывание деформирующим элементом, установленными по разные стороны относительно закрепленного в центрах станка вала, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью

улучшения качества поверхности при обработке валов со статическим прогибом, направленность которого сохраняется в процессе обработки, предварительно определяют максимальный статический прогиб вала, а деформирующий элемент располагают со смещением от линии центров станка в сторону статического прогиба на величину, не превышающую величины максимального прогиба. .

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что величину смещения ролика выбирают равной половине величины максимального статического прогиба вала.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающий- с я тем, что в качестве резца используют чашечный инструмент.

4. Способ по пп.1 и2.отличающий- с я тем, что в качестве деформирующего элемента используют ролик.

Изобретение может быть использовано на предприятиях бумажной промышленности при точении длинномерных валов из различных материалов. Сущность изобретения: при обработке валов со статическим прогибом измеряют статический прогиб вала и деформирующий ролик смещают в сторону статического прогиба вала на величину, не превышающую величины этого прогиба. Величину смещения ролика выбирают равной половиной величины максимального статического прогиба вала. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фиг./

53

/

Pug.t.

/

Pi/iS