способ абразивной обработки кольцевых канавок переменного профиля

Формула изобретения

Способ абразивной обработки кольцевых канавок переменного профиля, включающий врезание вращающегося шлифовального круга на необходимую глубину канавки с последующим сообщением заготовке вращения, отличающийся тем, что осуществляют поворот круга в плоскости, параллельной оси заготовки, относительно оси, перпендикулярной оси ее вращения, при этом вращение заготовки и поворот круга осуществляют согласованно, а наибольший угол поворота круга за половину оборота заготовки определяют по формуле

= arcsin[B_max/(D_ksin)],

где B_max - максимальная ширина канавки;

D_k - наружный диаметр шлифовального круга;

- центральный угол дуги контакта круга с заготовкой при скрещивании их осей вращения под прямым углом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам абразивной обработки кольцевых канавок переменного профиля.

Известен способ абразивной обработки кольцевых канавок переменного профиля, реализованный с помощью привода шлифовального круга [1]. Привод содержит установленную с возможностью осцилляции на шейке приводного вала планшайбу с расположенным на ней шлифовальным кругом. Планшайба взаимодействует с механизмом ее осцилляции с изменением угла наклона шлифовального круга к плоскости вращения. Механизм включает установленные с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения в неподвижном диске плунжеры, имеющие ролики, контактирующие с одним торцом планшайбы, и шарики, катящиеся по поверхности профильного кулачка. Последний расположен на торце приводного шкива, получающего вращение от обрабатываемой заготовки через зубчатую ременную передачу. Диск и приводной шкив расположены на неподвижном валу, который смонтирован на стойке соосно с приводным валом планшайбы, взаимодействующей с внутренней сферической поверхностью шайбы приводного вала. Зубчатая ременная передача привода торцового кулачка имеет быстросъемный шкив, который устанавливается на обрабатываемой заготовке, с числом зубьев и наружным диаметром, в два раза меньшим, чем приводной шкив.

Недостатком указанного способа является сложность конструкции и изготовления привода круга, реализующего способ, особенно сферических шайбы, шейки, профильного торцового кулачка и плунжеров, а также большой износ многих сопрягаемых деталей из-за больших инерционных сил, так как для достижения нормальной скорости резания при шлифовании, кругу необходимо сообщать высокую частоту вращения. Например, для круга 100 мм необходима частота n=6690 мин^-1.

Заявляемое изобретение решает задачу абразивной обработки кольцевых канавок переменного профиля и уменьшения затрат на технологическую подготовку производства.

Это достигается предлагаемым способом абразивной обработки кольцевых канавок переменного профиля, включающим врезание вращающегося шлифовального круга на необходимую глубину канавки с последующим сообщением заготовке вращения, причем осуществляют поворот круга в плоскости, параллельной оси заготовки, относительно оси, перпендикулярной оси ее вращения, при этом вращение заготовки и поворот круга осуществляют согласованно, а наибольший угол поворота круга за половину оборота заготовки определяют по формуле

= arcsin[B_max/(D_ksin)],

где B_max - максимальная ширина канавки;

D_k - наружный диаметр шлифовального круга;

- центральный угол дуги контакта круга с заготовкой при скрещивании их осей вращения под прямым углом.

На фиг.1 показана установка шлифовального круга в момент начала работы и кинематическая схема привода, реализующего способ; на фиг.2 - вид А на фиг. 1; на фиг.3 - положение шлифовального круга при повороте заготовки на пол-оборота от первоначального установа на фиг.1; на фиг.4 - расчетная схема наибольшего угла поворота круга; на фиг.5 - вид Б на фиг.4.

Способ осуществляют следующим образом.

Обработку ведут при вращении инструмента со скоростью резания. До начала вращения заготовки 1 производят врезание шлифовального круга 2 на необходимую глубину (фиг.1). При этом высота круга берется равной минимальной ширине B_min обрабатываемой канавки, а радиус закругления периферии круга R_min - радиусу закругления в сечении канавки минимальной ширины _min. Необходимая скорость вращения V_кр шлифовального круга обеспечивается индивидуальным электродвигателем 3, который установлен на кронштейне 4. Ось заготовки 1 и ось 5 круга 2 параллельны.

Затем придают согласованные движения заготовке 1 и кругу 2. За половину оборота заготовки 1 круг 2 вместе с осью 5 и электродвигателем 3 совершает поворот в плоскости, параллельной оси заготовки, относительно оси 6, перпендикулярной оси вращения заготовки, со скоростью S на угол (фиг.5), причем наибольший угол поворота круга 2 определяют по формуле

_max = arcsin[B_max/(D_кsin)],

где В_max - максимальная ширина канавки;

D_к - наружный диаметр шлифовального круга;

- центральный угол дуги контакта круга с заготовкой при скрещивании их осей под прямым углом.

Согласованные движения заготовки 1 и круга 2 могут осуществляться различными механизмами как с электроприводом, так и без него. На фиг.1-3 представлен ручной привод согласованного движения, который состоит из маховичка 7, закрепленного на валу червяка 8, червячной пары: червяк 8 и червячное колес 9, передающие вращение заготовке 1. Червячное колесо 9 установлено на устройстве крепления заготовки, например трехкулачковом самоцентрирующем патроне 10.

На валу червяка 8 с другой стороны от маховичка 7 закреплено коническое колесо 11, входящее в зацепление с коническим колесом 12, причем последнее жестко закреплено на промежуточном валу 13. Далее вращательное движение передается зубчатому шкиву 14, который также жестко закреплен на валу 13, и через зубчатый ремень 15 на зубчатый шкив 16. Шкив 16 установлен на оси 6, соединенной с кронштейном 4. Таким образом, вращение маховичка 7 согласованно передается как заготовке 1, так и кругу 2.

После завершения первой половины оборота заготовки меняют направление вращения маховичка 7 и возвращают заготовку в первоначальное положение, производя тем самым чистовую обработку - "выхаживание". Ось 5 круга 2 вращается в обратном направлении и также занимает первоначальное положение параллельно оси заготовки.

Вторую половину обработки кольцевой канавки с переменным профилем начинают с того же места заготовки как первую: ось заготовки 1 и ось 5 круга 2 параллельны.

За вторую половину оборота заготовки 1 в противоположном направлении, чем при обработке первой половины, круг 2 вместе с осью 5 и электродвигателем 3 также совершает поворот в плоскости, параллельной оси заготовки, относительно оси 6, перпендикулярной оси вращения заготовки, со скоростью S на угол , но при вращении маховичка 7 в обратном направлении. После завершения обработки второй половины канавки меняют направление вращения маховичка 7 и возвращают заготовку 1 и круг 2 в первоначальное положение, завершая тем самым обработку канавки "выхаживанием".

Пример. Производили окончательную обработку шлифованием кольцевой канавки переменного профиля, которая была предварительно прорезана фрезой в виде кольцевой канавки постоянного профиля с оставлением припуска под шлифование. Размеры канавки: минимальный радиус 10 мм, максимальный радиус 62,5 мм, диаметр заготовки 50 мм, минимальная ширина 17 мм, максимальная 47 мм, заготовка из стали 45 ГОСТ 1050-88 незакаленная. Шлифовальный круг ПП 125х20х32; 15А 25Н С1 7 К1 А 35 м/с ГОСТ 2424-83. Охлаждение - сульфофрезол. Определяли наибольший угол поворота шлифовального круга

_max = arcsin[B_max/(D_кsin)],

где В_max=47 мм;

D_к=125 мм;





Обработку осуществляли на токарно-винторезном станке 16К20 с использованием универсально-сборного приспособления и применением некоторых специально изготовленных узлов для реализации предлагаемого способа, которые устанавливали на суппорте.

Предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс как черновой, так и чистовой обработки и получить кольцевую канавку переменного профиля с одного установа.

Благодаря развороту шлифовального круга с угловой подачей S изменяется угол положения зерен относительно обрабатываемой поверхности, т.е. зерна становятся под разными углами к обрабатываемой поверхности при различном угловом положении инструмента. Это способствует повышению качества обработки, лучшей самозатачиваемости круга.

Улучшается шероховатость поверхности, снижается теплонапряженность процесса, гарантируются бесприжеговость обработки и увеличение производительности в два и более раза.

Источники информации, принятые во внимание

1. Патент РФ 2121423, МКИ В 24 В 47/00, 19/02. Привод шлифовального круга /Степанов Ю.С., Афанасьев Б. И., Гончаров И.И. Заявка 97122188/02, заявл. 30.12.97, опубл. 10.11.98. Бюл. 31 - прототип.