гибкий охватывающий абразивный инструмент для обработки эксцентричных валов и винтов

Формула изобретения

1. Гибкий охватывающий абразивный инструмент для обработки эксцентричных валов и винтов, отличающийся тем, что он состоит из абразивного слоя, нанесенного на гибкую основу, выполненную в виде охватывающей деталь торообразной упругой оболочки, при этом абразивный слой нанесен на внутреннюю поверхность отверстия тора.

2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что он приводится в рабочее состояние путем подачи сжатого воздуха в упругую оболочку, при этом инструмент предназначен для обработки винтов винтовых насосов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, к области станкостроения и инструментальному производству, и может быть использовано при финишной абразивной обработке эксцентричных валов и винтовых поверхностей точных винтов, например винтов винтовых насосов, из трудношлифуемых материалов методом охватывающего шлифования.

Известен абразивный инструмент для шлифования тел вращения со сложной фасонной поверхностью в виде абразивной бесконечной ленты, прижатой жестким или упругим контртелом [1].

Недостатками приведенного абразивного инструмента являются: сравнительно низкая стойкость ленты; сложная система управления кинематикой ленточного шлифования; сложное агрегатирование и автоматизация процесса ленточного шлифования; низкая производительность, невысокая точность и качество обработки.

Задачей изобретения является повышение качества, производительности и точности обработки эксцентричных валов и винтов за счет использования гибкого охватывающего абразивного инструмента, увеличивающего площадь контакта инструмента и заготовки и позволяющего интенсифицировать обработку сложных поверхностей тел вращения.

Поставленная задача решается предлагаемым гибким охватывающим абразивным инструментом для обработки эксцентричных валов и винтов, состоящим из абразивной части, нанесенной на гибкую основу, при этом гибкая основа взята в виде охватывающей деталь торообразной упругой оболочки с абразивным слоем на внутренней поверхности отверстия тора.

Кроме того, гибкий охватывающий абразивный инструмент приводится в рабочее состояние путем подачи сжатого воздуха в упругую оболочку, причем инструмент предназначен для обработки винтов винтовых насосов.

Конструкция гибкого охватывающего абразивного инструмента для обработки эксцентричных валов и винтов поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена конструкция гибкого охватывающего абразивного инструмента в виде торообразной упругой оболочки с абразивным слоем на внутренней поверхности отверстия тора; на фиг.2 - схема обработки винтов винтовых насосов предлагаемым инструментом; на фиг.3 - разрез А - А на фиг.2.

Финишная абразивная обработка винтов 1 (например, винтовых насосов, имеющих профиль и размеры D, D₁, t, e, e₁, показанные на фиг.2) предлагаемым инструментом заключается в следующем.

В гибкую охватывающую торообразную упругую оболочку 2 с абразивным слоем 3 на внутренней поверхности тора вводят обрабатываемую деталь - винт 1. Диаметр гибкой внутренней поверхности тора оболочки 2, на котором нанесен абразивный слой 3, равен максимальному диаметру выступов обрабатываемой детали 1. При таком соотношении диаметров деталь 1 свободно входит в отверстие оболочки 2, которая находится в нерабочем состоянии.

Для увеличения периода стойкости инструмента в качестве абразивного материала используют эльбор, искусственные и природные алмазы на каучуковой связке, толщина абразивного слоя 3 составляет 1 мм и более.

Винту 1 сообщают вращение вокруг своей оси со скоростью V_д=V_и, равной скорости инструмента при традиционной абразивной обработке. Скорость назначается согласно характеристики и режущих свойств абразивного слоя 3, закрепленного на внутренней поверхности отверстия инструмента - упругого тора, на его охватывающей оболочке 2.

Охватывающая торообразная упругая оболочка 2 с абразивным слоем 3 на внутренней поверхности тора установлена в корпусе 4 головки, которая крепится на суппорте, например, токарного станка (не показан).

Обрабатываемую деталь - винт 1 закрепляют в патроне 5 шпинделя 6 передней бабки 7, например, токарного станка и поджимают центром 8 задней бабки 9.

После того как деталь 1 закреплена в патроне 5 и поджата центром 8, включают главное движение - вращение детали 1, а инструмент приводят в рабочее состояние путем подачи в упругую оболочку 2 через штуцер и ниппель (не показан) под давлением Р сжатого воздуха.

Одновременно с главным движением резания, которым является вращение детали 1, инструменту 2 сообщают возвратно-поступательную продольную подачу S_пр.

Инструмент, его упругая абразивная оболочки 2, под давлением Р воздуха охватывает обрабатываемый винт 1 с усилием пропорционально давлению Р сжатого воздуха, обеспечивая радиальную подачу врезания S_p абразива. Внутренняя поверхность оболочки 2 увеличивается и уменьшается в диаметре и принимает форму впадин и выступов винтовой поверхности обрабатываемого винта 1 и других фасонных поверхностей вращения, ведя интенсивную абразивную обработку по всей длине винта, захватываемой инструментом.

Таким образом, упругая оболочка 2 гибкого охватывающего инструмента позволяет в процессе абразивной обработки осуществить радиальное перемещение абразивного слоя 3, способствуя равномерному распределению снимаемого припуска.

Гибкий охватывающий инструмент в виде упругой оболочки 2, являясь демпфером, сглаживает удары и уменьшает вибрации, выполняет функции люнета, ориентирует винт 1 по линии центров станка и позволяет вести охватывающую обработку длинных нежестких винтов 1 без поддержки задним центром 8.

Обрабатывался винт левый Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина -1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта - 27^-0,05мм, D=30 мм, эксцентриситет e₁=1,65 мм, е=3,3 мм, шаг t = 28^0,01мм,, шероховатость R_a=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого. направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса - 5,8 кг. Припуск на сторону - 0,25 мм. Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20 с помощью гибкого охватывающего инструмента в виде упругой оболочки с алмазным слоем на внутренней поверхности отверстия 30 мм и длиной 200 мм, толщина алмазоносного слой 1,0 мм, содержание алмазов при 100%-ной концентрации - 56 карат. Упругая оболочка инструмента изготовлялась из тканерезинового материала и каучукосодержащей связки (аналог - алмазная бесконечная бесшовная лента АЛШБ, используемая на базовом предприятии). Инструмент закреплялся в головке, состоящей из корпуса и боковых крышек, на суппорте станка. Сжатый воздух подавался через штуцер и нипель под давлением Р=0,4 МПа. Смазочно-охлаждающая жидкость - сульфофрезол.

Окружная скорость заготовки - V_д= 169,56 м/мин (2,82 м/с), n_д=2000 об/мин, продольная подача S_пр=2,8 мм/об, требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Т_м=5,5 мин (против Т_м ^баз=16,5 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании с помощью шлифовальной головки, с последующим полированием алмазной лентой на токарном станке 1К62 на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ10Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.

Достоинствами предлагаемого гибкого охватывающего инструмента являются возможность абразивной обработки валов с переменным сечением, в частности винтов винтовых насосов, эксцентричных и других сложнопрофильных валов, легко достижима нужная скорость резания, высокая производительность.

Преимущества предлагаемого гибкого охватывающего инструмента для абразивной обработки: отсутствие стыков; более плавная обработка; большая жесткость технологической системы, нет необходимости поддерживать от прогиба люнетом обрабатываемый нежесткий, имеющий большую длину при малом диаметре винт (как при традиционном круглом шлифовании); повышается качество и точность обработки благодаря охватыванию инструментом обрабатываемой поверхности при снятии больших неравномерных припусков; в 2-3 раза повышается производительность обработки благодаря большой площади контакта инструмента с заготовкой и сокращению количества проходов.

Благодаря применению предлагаемого охватывающего инструмента для абразивной обработки сложных и винтовых поверхностей винтов улучшается качество и повышается производительность за счет увеличенной площадь контакта инструмента и заготовки, позволяющей интенсифицировать обработку сложных и винтовых поверхностей и равномерно распределить снимаемый припуск.

Гибкий охватывающий инструмент в виде упругой оболочки, являясь демпфером, сглаживает удары и позволяет вести безвибрационную обработку, выполняет функции люнета, автоматически ориентирует деталь - винт по линии центров станка и позволяет вести охватывающую обработку длинных нежестких винтов без поддержки задним центром.

Способ, реализованный с помощью предлагаемого инструмента, легко поддается автоматизации.

Источники информации

1. Абразивная и алмазная обработка материалов. Справочник. / Под ред. А. Н.Резникова. - М.: Машиностроение, 1977. С. 246-252 - прототип.