Способ обработки наружных и внутренних поверхностей деталей многоугольной формы Советский патент 1979 года по МПК B24B19/08 

торые в дальнейшем будут работать в сопряжении друг с другом.

Известен также способ обработки деталей многоугольной формы, при кото ром деталь вращают вокруг ее оси, па-, раллельной осям шлифовальных кругов для обработки наружной и внутренней поверхностей, и одновременно ось вращения детали перемещают поступательно по круговой траектории с частотой, равной произведению частоты вращения детали вокруг ее оси на число граней многоугольного профиля 4.

Этот способ позволяет обработку на одном станке и наружных и внутренних поверхностей, кроме того, при данном способе не возникает больших динамических нагрузок в кинематических пепях станка вследствие того, что два прямолинейных движения заменены двумя вращательными, причем эти два движения приложены к детали, а не к массивной шлифовальной бабке.

Однако этот способ не обеспечивает независимости профиля обработанной детали от диаметра шлифовального круга

Целью изобретения является повышение точности обработки путем избежания зарезания профиля из-за применения шлифовальных кругов различных диаметров.

Для этого по предлагаемому способу отношение угловых скоростей вращения детали вокруг ее собственной оси и поступательного движения оси детали по круговой траектории периодически изменяют с частотой, в два раза превыщак щей частоту поступательного движения оси детали по круговой траектории, причем в течение кйждого периода изменения угловую скорость последнего упомяHyford йвйжеййя увеличивают до ее максимального значения и затем уменьшают До номинального значения; ось шлифовального круга для обработки наружной поверхности устанавливают неподвижно, а ООН шлифовального круга для обра ботки вйутренней поверхности сообщают либо возвратно-качайтельные движения вокру г оси круга для наружного шлифования, либо прямолинейное возвратно-поступательное движение параллельно торцовой рабочей поверхности; направление поступательного перемещения ООН детали по круговой :траёктории может быть попугныл и встречным вращению детвлв вокруг ее собственной

оси.. ,.. .. .,-,.... .:.:,.. ...

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена кинематическая схема с попутным вращением детали; на фиг. 2 - то же, со встречным врашением детали; на фиг. 3 - кинематическая схема с попутным вращением и со шлифовальным кругом для обработки наружных поверхностей детали, имеющим внутреннюю рабочую поверхность; на

фиг. 4 - то же, со встречным вращением детали; на фиг. 5 - схема изменения формы профиля детали в зависимости от изменения диаметра шлифовального круга; на фиг. 6 - схема изменения

отклонений профилей детали, обработанных инструментом с бесконечным радиу- : сом и инструментом, имеющим конечный радиус; на фиг. 7 - кинематическая схема с попутным вращением детали и со

шлифовальным . кругом для обработки наружных поверхностей детали; имеющим рабочую поверхность с бесконечным ра.диусом; на фиг. 8 - то же, что и на фиг. 7, но со встречным вращением детали; на фиг. 9 и 10 - варианты кинематических схем направляющих, устройств для кулисы, несущей шлифовальный круг для внутреннего шлифования, перемещающейся прямолинейно возвратно-поступа-

тельно, как в схемах на фиг. 7 и 8; на фиг. 11 и 12 - различные положения обрабатывающих инструментов при обработке одной грани детали, имеющей четырехугольное поперечное сечение; на

фиг. 13 и 14 - условные схемы, показывающие совокупности движений отнесенных к шлифовальному кругу при остановленной детали, имеющей четырехугольный профиль; на фиг. 15 - пучок

кривых профиля детали, обработанной инструментами различного диаметра.

Деталь 1 имеет многоугольную форму с наружной или внутренней поверхностями, подлежащими обработке. Точкой 2 обозначена проекция оси вращения детали на плоскость чертежа. Эта точка перемещается по круговой траектории радиуса F вокруг точки 3 с угловой скоростью Ш . Деталь вращает ся вокруг своей оси со скоростью д.

Отношение

определяет чис,гео углов

многоугольного профиля (на фиг. 1, 2, 3 и 4 ).

Для обработки наружных поверхностей детёлей используется шлифовальный круг 4, а для внутренних - шлифовальный круг 5.

При шлифовании наружной поверхности ось 6 шлифовального круга 4 неподвижна, а деталь врашается вокругбёбей оси со скоростью Шд и ось ее вращения совершает круговое движение во|фуг тбКи 3 со скоростью ОУц.

При шлифовании внутренней поверхности деталь совершает аналогичные движения, а шлифовальный круг 5 совершает качательные движения вокруг оси 6 посредством кривошипно-кулисн6 о механизма. Шлифовальный круг 5 уста навливается на кулисе 7, Кривошип 8, ямеюншй ось вращения в точке 3 и вращающийся со скоростью41)ц; , сооб шает посредством кулисного камня 9 качательные движения кулясе 7, Длина Е кривошипа 8 равна (К - l):1l. Ось 2 вращения детали расположёна: на продолжении кривошипа 8..

Шпиндель шлифовального круга 5 установлен на куписё 7 с возможностью его перемещения вдоль кулисы.

Изображенный на фиг. 2 вариант схемы обработки прингшпиально аНалЬгйчёй описанному выше с той лишь разницей, что направление кругового движения оси 2 детали 1 вокруг точки 3 противопо-. ложно направлению врйшения детали вокруг ее оси 2, т.е. угловые скорости OUg и Ш, имеют противоположные направления. Различие заключается также в том, что длина кривошипа 8 составляет Е (K+I)-U , а также в расположений оси 2 врашания детали на кривошипе 8.

Вариант схемы обработки на фиг. 3 характеризуется тем, что направления угловых скоростей uug и ии одинаковы и наружная поверхность детали 1 обрабатывается шлифовальным кругом 1О с внутренней рабочей поверхностью, охватываюШей деталь 1. Кривошипно-кулисный механизм привода качат.ельнбго движения шлифовального круга 5 для обработки внутренних поверхностей имеет в этом случае следуюшие параметры: E(K-l)R, ось 2 вращения Детал1И : расположена на кривошипе 8 по отношению к камню 9 по другую сторону относительно оси 3 поворота кривошипа, а ось качания кулисы совмешена с ;осью врашения шлифовального круга 10.

В изображенном на фиг. 4 варианте схемы обработки направления угловых скоростейiiUg иш,противоположны, радиус кривошипа 8 E(K+l)R , а точка 2 расположена на кривошипе 8 относительно оси 3 его вращения по ту же сторону, что и камень кулисы 9.

Подача на врезание Sgp. осушествляется перемещением оси 6 вращения шлнфовального круга 4.

Изменение формы профиля детали в зависимости от диаметра инструмента оказывается при описанном способе настолько незначнтельньш, что практически не влияет на точность получаемого сопряжения деталей.

Виды изменения профилейв случае Детали треугольной формы, т.е. когда , показаны на фиг. 5. При одном и. том же диаметре профиля и одной эксцентричности точки А, В, С, р, Е и Р могут принадлежать различным нрофилям. С увеличением Диаметра шлифовального Круга ИЛИ его радиуса Т проиорционально увеличивается зарезание профиля шлифовальным круго м, и поэтому Кривая профиля смещается внутрь. ;

; Максимальная разница t , в нормальном напрайлёнйи между профилями, обработаннымй с помощью инструмента с бесконечным радиусом и с помощью инструмента скЬнечйьгм; радиусом R ц, изменяется в СйУЧаё Детали треугольной формы в соответствии со схемой, показанной на,фиг. 6, где 6 -;эксцентричность, И - половина расстояния А, В, показанного на фиг. 11, L равносторонняя гипербола, ее асимптоты, fefM - разница ординат между,

„ 2.:.-..

И t .:. --..

Функция t(R)eслучае оказывается уже бчёйь плоской и вследствие этого изменение ДЙ(4 в районе Кц приводит лишь кочень небольшому изйенен1по it. Вследствие этого, например, при шлифовальном круге с радиусом RK 15р мм даже при шлифовании детали диамет5эом 100 мм уменьшение радиуса шлифовального круга на 7 мм. вызывает отклонение профиля только на 1 мк, а при шлифований детали с поперечным сечением четырёхугольной формы с меньшим; диаметром происходит еще меньшее отклонение,:

Воспроизведение Деталей К-профиля взамен изготовленных после определенного периода работы является : важным процессом, выполняющимся легко тогда, когда новая деталь изготавливается шлифовальным кругом, того: жерадиуса, которым была выпопненй и первоначальная деталь , или внутренййя поверхности; отверстия новой детаШ обрабатывается с помощью шлифовального круга, установленного на таком же расстойнии от оси 6 поворота кулисы 7, на котором он был установлен при- обработке первоначальной детали. Для.облегчения настройки оборудования величина Т5ц можеть быть маркирована на наружных поверхностях деталей, а рвсстоянйе от оси шлифовального круга для внутреннего шлифования до оси 6 поворота кулисы 7 может быть маркировано на обработайной внутренней поверхности полность изношенной детали четырехугольной формы, В случае, если эти величины на маркировках прочесть невозможно, они могут быть быстро определены путем измерений. Изменение профийя в зависимости от диаметра шлифовальйого круга мозкет устраняться применением шлйфо 1 вйльных кругов одного и того гке дйаШт-ра или изменяющихся только в очень узких пределах. Это изменение йожвт устраняться н в результате применения алмазного инструмента, а также,примене нием ш|шфоваль{гых. кругов с бескрнечным , т.е. работающих своей . гордовбй пбверхйостьй. Схемы устройств по фиг. 1 и 3 применительно кслучаю обработай инс рументом показакы на фиг. 7 и 8. .Изменениязаключаются тояько в том что кулиса 7, несушаякруГ-ДЛй внутреннего шянфованйя, совершающая на . фиг. качательвое движение,,на фиг. и 8 совершает ирямолннейвое поступательное движение. .;/..--I.. ,.У , Для кудисы 7 могут быть йсйбльзовйнь в этом случае обычные направляющэе. устройства, например, типа Лас ощшйа хвоста. Другими вариантами направл5поших устройств ддя:йулйсы 7 MCV гут быть варианты конструктивного иоEtaiHeiaHH, азобрагкенньш на фиг, 9 и 10 причём в последней елуч1ае дай вариант с валками,. ,. .. -/ Следует иметь в виду/ч о качатель ное (всего на аесколько градусов), кшс на фиг. 1«4,клй небольшое прямолинейное поступатеиьйое, как на фиг. ., двяжен1 я кулнсы 7, аесуйей круг- для BHyTpiBHHero шлифования, не являются необходимыми, как уже упоминалось, для обработки районов вокруг угловых точек К профилз, а иссользуются для пр вёдешя в соответствие профилей валов и отверстий К срофиля. Существенно более высокая точность при обработке наружных и внутренних поверхностей может быть достигнута благодаря тому, что участки гипоциклоидного профиля детали, имеющие небольгиую кривизну, обрабатываются шлифованием без зарезания или с минимальным зарваанием, как если бы деталь обрабатывалась точеным инструментом (например. токарным резцом). Для этой цели вводится корректировка равномерного вращения детали вокруг своей оси и коррек-тйроззка равномерного поступательного движения оси детали по круговой траектории. Благодаря этим корректировкам получающиеся при обработке прс)фили не зависят от диаметра шлифовального круга. ; : ; . В случае деуапи четырехугольной , показанной на фиг. 11, профиль детали в точках с минимальным и максийальньШ радиусами кривизйь (соответ ствующих точкам касания профиля с описанной и вписанной окружностями) не зависит от диаметра шшфовального круга по той причине, что в этих точках, например Р и Г , радиусы, проведанные из центра детали, перпендикулярны касательным к профилю и инструмент соприкасается с деталью в тех же самых тошсах профиля Р и Р , будь это резец или шлифовальный круг большого etm малого диаметра. На переходном участке, соединяющем точки Р и Pj касательная располагается не перпендикулярно к радиусу, проведенному в точку Касания, в результат те чего шлифовальный круг меньшего радиуса снимет меньше материала с предварительно обработанного на токарном станке профиля, в тб &рйм;я1й1Ккруг большего радиуса снимет больше: . матёрйайа, что прш йнзсгрнровано на фиг. 12.; ;,;./:.:;::;;-.;:.. . - / Для детали одного итйго же экспентрисй гбта и диаметр а при шлифовании ее кругами различных диаметров на переходном участке будет образовьтваться целый nyiOK кривых, отклоняющихся друг (зт друга, на максимальную величину до 0,1 мм. Искажения профиля могут исключаться благойара использованшо рабочей поверхности шлифовального круга, радиус кривизнь которой не нзменяетс.я в процессе обработки. Такой поверхностью является, например, торсовая поверхность чашечных шлифовальных кругов. Этим

.примером может реитдться проблема устранения зареэания или же его умень.шения.до минимума. Однако на практике использование этого приема встречает трудности, связанные либо с недостатком места для установки круга, необхр димого диаметра, либо с необходимостью существенной переделки существующих круглошлифовальных станков.

Второй путь исключения зарезания профиля - введение корректирующего движения в кинематической схеме, прк- чем .такого двюкеяия, которое не затрагивает больших масс станка и не увеличивает напряжений в системе СПИД. Корректировка является необходимой

вследствие того, что, как это уже было упомянуто в связи с фнг. 11, 12 и 13, профиль детали, образованный при ее равномерно вращении и равномерном поступательном круговом дви5кении оси детали (планетарное двинсение), в нез-. начитеиьной степени зависит от диамет ра шлифовального круга. Как было упомянуто, наиболее предпочтительным способом исключения зарезатшя профиля является введение корректирующего движения в кинематической схеме.

Для определения типа необходимых

вспомогательных.движений служат пока занные на фиг. 13 и 14 принципиальные варианты. На фиг. 13 и 14 все относительные движения огнесены к

.шлифовальному кругу, чтобы выполнять образование профиля в его неподвижном положении. Шлифовальный круг вращается вокруг своей оси 11 с угловой скоростью totu , причем это вращение является основным движением резания. Кроме того, деталь 1 вращается вокруг своей оси 2 со скоростью Of, а ось 11 шлифовального круга совершает поступательное круговое движение

.со скоростью Ji| вокруг оси 12. На фиг. 13 можно-видеть, что ось 11 шлифовального круга при шлифовании точки р располагается на минимальном расстоянии от оси 2, а при шлифовании точки Р - на максимальном расстоянии. Разница между са.мым близким и самым

дальним положениями (измеренная по Длине .радиусов, исхоДяших от оси 2/ равняется 2R .

На фиг. 14 шлифовальный круг изображен в положении, когда он обрабатывает середину переходного участка между точками и Р2 этом случае радиус, соединяющий оси 1.1 и 12, или

же соответствующая прямая оказывается перпендикулярной прямой, соединяющей оси 2 и 12. Если необходимо, чтобы шлифовальный круг не врезался во врашающийся профиль, ось круга 11 следует удалять в радиальном направлении (направление 2-ll).

Поскольку в показанном на фиг. 14 положении ось 11 шлифовального круга

рке имеет компоненту движения в ук занном направлений (вектор V) вследствие ее поворота вокруг оси 12 со скоростью Шц , то оказывается доста точным для исключения зарезанйя увеличить величину скорости V . Для такого увеличения ск.орости не нужно вводить новое усилие в кинематическую схему, достаточно только увеличить угловую скорость Си) ц .Поскольку величина уда

ления -шлифовального круга составляет 0,1-0,2 мм, в то времякак расстояние между осями 11 и 12 составляет 25 мм, то увеличение вектора V оказывается приблизительно прямо пропорпвональным увеличению угла поворота оси 11 шлифовального круга вокруг оси 12, так как при небольших углах fegfoL ci.

При шлнфованш переходного участка профиля между точками Р и р2 изменение угловой Ькррости ои, происходит в соответствии с зависимостью:

к к Д к AtjUj в to4Ke Р равна О, и, начиная с этой точки, она увеличивается, после достижения максимальной величины она уменьпшется, и в точке р она опять равна О. Сумма увели;1енин оказывается равной сумме уменьшения, т.е.:

1Ь

J лсс j ,

.

№

где -t - время шлифования то«иси Р профиля;

Ьп - время шлифования точки Р-профиля; .

t время осуществления изменения от момента увеличения угловой скорости до момента уменьшенид угловой скорости.

Максимальная величина суммы ДсС углового смещения, вызванного изменением угловой скорости, оказшвается раз. личной в зависимости от изменения диаметра шлифовального круга. Максимальная величина ДйСоказьтвается небольшой, когда профиль, изготовленный инструментом среднего диаметра, принимается за эталонный, и профили, обрабатываемые инструментами другого диаметра коррек тнруюгся в соответствии с эталонным, Вепичинэ Act оказывается большей, когда за эталонный принимается профиль, изготовленный инструментом с рабочей поверхностью бесконечного радиуса или с радиусом; равным нулю (точечгдам инструментом). Ещё большей оказываетс велячина ЛЛ , когда каждое из пригоняемых отверстий и валов К-профиля ььшолняется шлифованием. .При шлифовании с применением коррекции между точками Р и Pg профили может быть получен пучок кривых, прнблнжаюшихея к растянутой 1я:пониклоиде и отстоящих друг от другй в радиальном направления на несколько д& оятых долей миллиметра. :,-..,. Для получения э того.пучка;кривых или же любой отдельной кривой игз этого пучка могут применяться корректирую щйе механизкл, с пла1ВНой регулировкой, которые будут, плавно изменять крйвиз- ну к:ро |даля между точками Р. в. Р--, Для корректировки переходногЬ участ Jta между точками Р й.Р случае небольшой вепйчинь . могут гтрименятьса- также такяе корректируюЩйе мёханнзмь,которые устанавливаю точный радиальный размер ,в какой-ни будь определенной точже переходного участка, например, в его середине вточке Р (фиг, is). В случае прймене-т нйя таких корректирующих механизмов про(})иль будет задан не. только точками точкой Ра г И ТОГДВ В ОС Р2,но и тальных точках переходного участка от клоненая профиля будут измеряться несколькими микронами, так что изготовленные таким образом -профили будут полностью соответствовать требованиям по точности. . . / У .-ч,.-. Описанный способ Может применяться вомимо шлифования также sдля других видов обработки, например для фрезерованкя. -; : .,/;/ - .-- . Ф о р мул а : и 3 о б р е т е н и я 1, Способ обработки наружных и вну рёнвнх поверхностей деталей, многоуголь ной .форгьй 1, йрй котором Деталь арашают войруг ее оси, ггаралдеяьной осям шля фоеальных кругов для обработки наружной и внутренней повёркнобтей, и однов ременно ось вращеняя детали nepeMe шаЮ1 поступательно ito круговой т аёкто 312 рии с частотой, равной произведению частоты вращения детали вокруг ее оси на чшгсйо граней многоугольного профиля отличают ийс я тем, чго, с ueJTttjjo повышения точности изготовления ittyreM исключения зарезания профиля, отношение угловых скоростей двух указанных вращательных движений периодически изменяют. 2.Способ П.О п. 1, о т л и ч а ющи и с я тем, что угловую скоростьдвижения оси детали по круговой тйрйн изменяет с частотой, в два разе п;рёвыша1 зщей частоту движения по кру.г-овой тракторйи, причем, в течение каж. дого периода изменения угловую скоpoctb увеличивает до ее максимального значения и затем уменьшают до номииаяьного; значения. ..; . ; 3.Способ по пп, 1 и 2, о т я и ч а KJ 1П и и с я тем, что ось шлифговальногр круга для обработки наружных поверхностей, имекидего н аружную или йнутрейнюю цилиндри 1еские рабочие прверхности или торцовую рабочую поверхность, устанавливают неподвижно. . 4.Способ по пп. 1. и 2, о т л и ч -а ю щ н и с я тем, что оси шлифо. вальногб круга для обработки внутренних 11оверхностей сообщают возвратнокачательньте движения вокруг оси, являн щейся осью шлйфойального круга для обработки наружньтх поверхностей. 5.Способ по пп. 1 и .2, от л ич а iq щ и И с я тем, что оси шлифовального круга для обработки внутренних поверхностей сообщают прямолинейные возвратно-постэтаательиые движени я параллельно торцовой рабочей поверхности шлифовального круга для обработки наружных поверхностей. 6.Способ по пп. 1-5, о т л и ч ар щ и и с я тем, что направление поступательногб перемещения оси детали по круговой траекторЕпа выбирают поаут , ным направлению вращения детали вокруг, ее собственной оси. 7.Способ по пп. 1-5, от л и ч аю ш и и с я тем, что направление поступательного перемещения оси детали ио круговой -траектории i вьтбирают противоположным направлению детали вокруг ее собственной Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Патент ФРГ №: 759350, кй. 67 а 31/03, 1951.

136516731

2. Патент Швеции № 135540, кл. 67 а 31/03. 1952.

3. Патент Великобритании № 128201О, Машиностроение, 1966, с. 123, кл. В 3 D , 1972.5 рис. 101,

4. Карелин Н. М. Бескопирная обработка цилиндрических деталей с кривопинейными поперечными сечениями. M.j