Способ суперфиниширования валов Советский патент 1993 года по МПК B24B5/42 

Изобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано при обработка валов с высокими требованиями к геометрической форме шеек, преимущественно с низкой из- гибной жесткостью или с эксцентрично расположёнными шейками.

Цель изобретения - повышение качества обработки путем снижения отклонений от круглости обрабатываемой поверхности в виде огранок с пятью гранями.

На фиг.1 показана схема суперфиниширования; на фиг.2 - схема для расчета колебаний натяга в технологической системе; на фиг.З - зависимость интенсивности изменения амплитуды огранок с тремя и пятью гранями от угла малыми симметричными элементами брусков, вносящими это изменение.

На чертеже обозначены; обрабатываемый вал 1; бруски 2 и 3: упор 4; / - угловое расстояние между осями брусков в поперечном сечении вала, у- угловая ширина бруске; и г - полярные координаты произвольной точки М замкнутой кривой I. ограничивающей поперечное сечение вала; точки А, В и с символизируют соответственно два бесконечно малых элемента брусков, расположенных симметрично относительно упорл, и упор п,Г2.п длины соответственно векторов ОА, 0В, Ос; а - угол между двумя бесконечно малыми элементами брусков в поперечном сечении вала: (180° к ) - угол между упором и рассматриваемым элементом бруска в поперечном сечении вала: а,Ь, с - длины сторон ДАВС.

Выделим на каждом из брусков по одному, бесконечно малому элементу режущей поверхности так, чтобы элементы были симметричны относительно опоры. Обозначим их точками А и В. Рассмотрим процесс суперфиниширования в технологической системе, образованной этими элементами, упором и обрабатываемой поверхностью.

СО

С

00

ю

4

ю

00

о

25

П-Го+ Д(1)Й.г Й,Мry.gU.

2(bs-t) 2(ig.t) Г°

00

Ai 2 Cnsln(n V + 1ДО

n 1

25

ry.gU.

2(bs-t) 2(ig.t) 49 Г° 41 4ТТ Лг+4-Ц

Использование: в машиностроении и приборостроении при обработке валов с высокими требованиями к геометрической форме шеек, преимущественно с низкой из- гибной жесткостью или с эксцентрично расположенными шейками. Сущность: обрабатываемую поверхность вала охватывают двумя брусками и одной нережущей опорой, расположенной симметрично брускам со стороны большей из двух дуг обрабатываемой поверхности, соединяющих бруски. Вал приводят в движение относительно брусков и опоры. Оси брусков в поперечном сечении вала располагают друг относительно друга на угловом расстоянии ft, которое выбирают из условия 60° + у fi 108° - у, где у - угловая ширина бруска в поперечном сечении вала.3 ил.

00

Дг- E Cnsin(n(+ « )+ Ai)

n - 1

где

00

Дз X CnSin(n(V +я + 2 )+

n - 1

+ 1 л . ...а

Рассматривая ДВОС, ДАОС, ДВОА,+ -i Д2+cos Дз)(7)

по теореме косинусов имеем:

40

222аЕсли профиль детали содержит погреша - га +гз +2г2гзсо5 -ность в виде одной гармоники с номером п,

9 , -,ат°- учитывая (2), имеем:

b - гг +гз +2мгзсо8

2 2 2 о45 R г0+ -f- х

С - - 2Г2ПС08 а1 4- COS Подставив в полученные равенства выражения (1) с учетом малости Д и отбрасываях 1 s|n(n у + . члены высших порядков малости, получим: Q

a2-2r0s(r0+ Д2+ Дз) (V+a)+ M+

b2 2r0s(r0+ Д1+ Дз) I(3)2

C2 2r0t(r0+ Дг- ДО Jаа

55 + cos л ( и )-«- 1/) здесь и далее для кратности записи введены обозначения

аили

s 1+cos п }И)

t 1-cos a

30

35

Раскладывая подкоренное выражение в степенной ряд и отбрасывая члены высшего порядка малости, получим с учетом (4):

R - г0+ ( i Ai +

(2)1 + cos -|+ 1 л . ...а

40

+ -i Д2+cos Д

Если профиль де

R-r0+

Cn

1 + cos

o-(cosnf +(-1)n x

x (cos 2 + (-1)ncos rjr )(V + § H

+ (8)

Второе слагаемое первой части уравнения (8) описывает переменную составляющую AR радиуса окружности, описанной вокруг ДАВ С.

Обозначая

QCOS П | + ( -1 )П COS | 1 + COS |

представим величину ДЯ следующими двумя способами:

а

AR CnQcosriTj sln(n 1/ь)+

а

+ CnQsIn n Tycos(nV+ (9)

AR CnQcosn ( V + «) +

+ т/U-CnQsin n (t/J + a)+ (10)

Из уравнения (8) следует, что колебание натяга является гармоническим и совпадает по частоте с колебанием величины припуска на обработку для каждого из рассматриваемых элементов брусков, Из уравнений (9), (10) и (2) видно, что колебание натяга раскладывается на две составляющие, сдвинутые относительно друг друга по фазе на 90°, причем первая составляющая синфазна или находится в противофазе (в зависимости от

знака выражения Qcosn ) с колебанием

припуска для соответствующего элемента бруска. Очевидно, что первая составляющая уменьшает исходную гармоническую погрешность формы в случае равенства фаз и увеличивает, если находится в противофазе. Интенсивность изменения исходной погрешности тем больше, чем больше амплитуда этой составляющей. Вторая составляющая не влияет на амплитуду исходной погрешности. Т.к. Cr const, то характер изменения амплитуды огранки с номером n определяется величиной Кп а

- Qcosn

2

На фиг.З видно, что в диапазоне 60 -108° указанная величина положительная

для обеих огрзнок с числом граней n 3 и n 5 и отрицательна для одной из огранок вне этого диапазона. Следовательно при угловом расстоянии ft между осями брусков, определяемом по формуле 60°+ / 108°-у , где у- угловая ширина бруска, бруски целиком будут находиться в области по- ложительных значений Кз. и Ks, обеспечивающих исправление огранок с

тремя и пятью гранями. Если же

или / 108°-у, , то соответственно внутренние или наружные края бру сков будут находиться в области отрицательных значений Кз и Ks и способствовать увеличению амплитуды огранки с тремя или пятью гранями, П р и м е р 1. Обрабатывают шейку коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Шейку охватывают двумя брусками марки БКв 16x100 24А М28 CMI7 КА ГОСТ 2456-82, каждый из которых имеет угловую ширину у 12°, и одной опорой, расположенной симметрично относительно брусков со стороны большей из двух дуг обрабатываемой поверхности, соединяющих бруски, приводит вал в движение относительно брусков и опоры, при этом между осями брусков в сечении, перпендикулярном оси вращения вала, устанавливают угол/ . удовлетворяющий не

равенству

60°+ у /3 108°-у

т.е. 72° /3 96°.

например В этом случае каждому из брусков соответствует диапазон угла а . определяемый неравенством / -у +у . т.е.

78° а 102°

В этом диапазоне углов а величины Кз и Ks принимают только положительные значения (фиг.З). а значит амплитуды огранок с

тремя и пятью гранями уменьшаются

Пример 2. Обрабатывают ту же шейку, что в примере 1. Шейку охватывают двумя брусками и опорой, как в примере 1, приводит вал в движение относительно брусков и опоры, при этом устанавливают угол

Ј 72° - 60°+ у.

Этому расположению брусков соответствует такой диапазон угла а : 60° а 84°

На фиг 3 видно, что этому диапазону а соответствуют только положительные значения величин Кз и КБ, но малейшее уменьшение угла /3 приведет к тому, что появятся части брусков (симметрично относительно опоры), которым будут

соответствовать угол а 60°. а значит отрицательные значения величины Кз. Следовательно указанные части брусков будут увеличивать амплитуду огранки с тремя гранями.

Пример 3. Обрабатывают ту же шейку, что в примере 1. Шейку охватывают двумя брусками и опорой, как в примере 1, приводят вал в движение относительно брусков и опоры, при этом устанавливают угол ft- 96° - 108°- у. Этому расположению брусков соответствует такой диапазон угла а:

84° а 108°

На фиг.3 видно, что этому диапазону а соответствуют только положительные значения величин Кз и Ks, но малейшее увеличение угла ft приведет к тому, что появятся части брусков (симметричные относи- тельно опоры), которым будет соотоетствовать угол а 108°. а значит отрицательные значения величины Ks. Сле0

5

0

довательно указанные части брусков будут увеличивать амплитуду огранки с пятью гранями.

Формула изобретения Способ суперфиниширования валов двумя брусками, при котором вал устанавливают на опору, расположенную симметрично относительно брусков со стороны больше из двух дуг обрабатываемой поверхности, соединяющих бруски, и сообщают ему перемещение относительно брусков и опоры, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки путем снижения отклонений от круглости обрабатываемой поверхности в виде огранки с тремя и пятью гранями, угол между осями брусков в поперечном сечении вала выбирают из условия

60° + у ;/3Ј108°- у ,

где у - угловая ширина бруска в поперечном сечении вала.

Фиг Л

В

ffOffflc eoati

ФигЗ