валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления
Классы МПК: | B24B35/00 Станки или устройства для суперфинишной обработки поверхности изделий B24B1/00 Способы шлифования или полирования; применение вспомогательного оборудования в связи с такими способами (способы, отличающиеся использованием особых станков или устройств, см соответствующие рубрики для этих станков или устройств) |
Автор(ы): | Захаров О.В., Чистяков А.М., Бржозовский Б.М., Погораздов В.В., Гонтарев А.П., Ворыпаев Н.И., Прилепский В.И. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество Саратовский подшипниковый завод, Саратовский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-12-04 публикация патента:
27.09.2003 |
Изобретения относятся к бесцентровому суперфинишированию и могут быть использованы для изготовления валков, предназначенных для обработки высокоточных цилиндрических деталей напроход. Валки устанавливают на заданном расстоянии друг от друга со скрещиванием их осей. Наружная поверхность валков выполнена в форме нелинейчатого квазигиперболоида вращения с приведением системы уравнений для ее определения. При изготовлении валка его разворачивают относительно шлифовального круга в вертикальной плоскости и смещают ось шлифовального круга относительно оси валка в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Такие действия повышают точность обработки деталей напроход благодаря использованию при изготовлении валков наладочных координат, соответствующих схеме суперфиниширования цилиндрических изделий на валках указанного профиля. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Валки бесцентровых суперфинишных станков с криволинейным профилем осевого сечения, установленные с углом скрещивания 2![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212555/955.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/2212994-9t.gif)
где xвi, yвi, zвi - координаты текущей точки поверхности валка, мм;
r - радиус обрабатываемых изделий, мм;
2
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212555/955.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/977.gif)
h, v - наладочные координаты суперфинишного станка, мм. 2. Способ изготовления валков бесцентровых суперфинишных станков с криволинейным профилем осевого сечения, включающий разворот оси валка относительно оси шлифовального круга в вертикальной плоскости на угол
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212680/968.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/2212994-10t.gif)
где Xвi; Yвi - координаты текущей точки профиля валка при шлифовании, мм.
Описание изобретения к патенту
Устройство и способ относятся к шлифованию поверхностей изделий, в частности к их бесцентровому суперфинишированию, и могут быть использованы для изготовления валков бесцентровых суперфинишных станков, предназначенных для обработки высокоточных цилиндрических изделий напроход. Для окончательной обработки цилиндрических изделий, например цилиндрических роликов, наибольшее применение получили бесцентровые суперфинишные станки с двухвалковыми устройствами. В таких станках валковые устройства одновременно выполняют транспортную и формообразующую функции, вращая изделия и перемещая их по всей длине обработки. При этом траектория движения изделий должна быть прямолинейной и параллельной плоскости осцилляции брусков суперфинишных станций (см. Мазальский В.Н. Суперфинишные станки. -Л.: Машиностроение, 1988. С. 80-81). Известны формы валков в виде однополостного гиперболоида вращения с симметричным и несимметричным профилем (см. Гундорин В.Д., Рязанов А.В. Форма транспортирующих валков для бесцентрового суперфиниширования цилиндрических деталей // Чистовая обработка деталей машин: Межвуз. науч. сб. Саратов, 1975. С. 7-13). Такая форма валков получена без учета принципа взаимного огибания поверхностей изделий и валков при их относительном движении. Поэтому траектория движения изделий на данных валках отличается от требуемой. Кроме того, приведенные формулы для расчета профиля валков используют табличные коэффициенты, что затрудняет практические расчеты. Другим известным решением является ведущий валок приспособления для автоматической загрузки цилиндрических заготовок в бесцентрово-шлифовальный станок, образующая которого выполнена по кривой, определяемой уравнением![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/2212994-2t.gif)
где
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212449/945.gif)
ак, bк - постоянные, характеризующие исходные размеры валка и заготовки, а также их взаимное расположение;
х, у, z - параметры (см. а.с. СССР 116750, МПК В 24 B, 1958). Данные валки применяются для автоматической загрузки изделий на бесцентрово-шлифовальных станках, имеющих отличную от суперфиниширования схему обработки, и не могут напрямую использоваться для суперфинишных станков. Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является валковое устройство бесцентровых суперфинишных станков, состоящее из двух валков с криволинейным профилем осевого сечения, установленных из условия скрещивания их осей и предназначенных для размещения обрабатываемых изделий (см. Мазальский В.Н. Суперфинишные станки. -Л.: Машиностроение, 1988.- С. 7-9). Недостатком известного валкового устройства являются погрешности обработки изделий, возникающие из-за отклонения траектории движения по валкам в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Указанный факт приводит к возникновению отклонений формы изделий в виде бочкообразности, седлообразности или конусообразности. Известные схемы изготовления криволинейных поверхностей, близких к гиперболоидным, на круглошлифовальных станках реализуют разворот валка в вертикальной плоскости путем смещения задней бабки по высоте и в горизонтальной плоскости за счет разворота стола станка. Однако, как показывают численный анализ и практика изготовления валковых устройств, получить высокую точность профиля валков в этом случае затруднительно. Также необходимо отметить, что используемые в работах формулы не позволяют задавать и оценивать отклонения от строго рассчитанного профиля осевого сечения валков (см. Васильева Т.М., Грин Э.А., Гальперин Б.Я., Мазальский В. Н. Расчет валковых устройств бесцентровых суперфинишных станков // Станки и инструмент, 1972, 11. С. 6-9; Гундорин В.Д., Рязанов А.В. Форма транспортирующих валков для бесцентрового суперфиниширования цилиндрических деталей // Чистовая обработка деталей машин: Межвуз. науч. сб. Саратов, 1975. С. 7-13; Мазальский В.Н. Суперфинишные станки. Л.: Машиностроение, 1988. С. 86). Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому способу является способ изготовления валков бесцентровых суперфинишных станков на круглошлифовальном станке, заключающийся в развороте оси валка относительно оси шлифовального круга в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом углы разворота рассчитывают по определенным формулам в зависимости от номинального диаметра валка, диаметра обрабатываемых изделий и наладочных параметров станка (см. Мазальский В.Н. Суперфинишные станки. Л. : Машиностроение, 1988. С. 86). Недостатком известного способа является низкая точность получаемого профиля валков за счет использования при их шлифовании наладочных координат, несоответствующих схеме суперфиниширования изделий, обрабатываемых на валках такого профиля. Задачей настоящего изобретения является получение валков бесцентровых суперфинишных станков в форме нелинейчатого квазигиперболоида вращения, что позволяет повысить точность обработки цилиндрических изделий при бесцентровом суперфинишировании напроход. Поставленная задача достигается тем, что в валках бесцентровых суперфинишных станков с криволинейным профилем осевого сечения для размещения обрабатываемых изделий, установленных с углом скрещивания 2
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212555/955.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/2212994-3t.gif)
где xвi, yвi, zвi - координаты текущей точки поверхности валка, мм;
r - радиус обрабатываемых изделий, мм;
2
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212555/955.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/977.gif)
h, v - наладочные координаты суперфинишного станка, мм. Поставленная задача достигается также тем, что в способе изготовления валков бесцентровых суперфинишных станков, имеющих криволинейный профиль осевого сечения, заключающемся в развороте оси валка относительно оси шлифовального круга в вертикальной плоскости на угол
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212680/968.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/2212994-4t.gif)
где Xвi, Yвi - координаты текущей точки профиля валка при шлифовании, мм. Рассчитанная и изготовленная таким образом поверхность валков суперфинишных станков обеспечивает непрерывный линейный контакт изделий с валками на всей длине обработки и прямолинейную траекторию движения, исключающую геометрические отклонения профиля обрабатываемых изделий. На фиг. 1 представлена координатная модель расчета валков; на фиг.2 - пример расчета профиля валков; на фиг. 3 - схема шлифования валков, вид сбоку; на фиг.4 - схема шлифования валков, вид сверху. Расчет профиля валков основан на теоретических положениях теории огибающих в пространстве. Условием профилирования поверхностей валков является пересечение нормалей к поверхности цилиндрических изделий с осями валков, которые задаются орт-векторами
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/2212994-5t.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212458/177.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212555/955.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/2212994-6t.gif)
где xвi, yвi zвi - координаты текущей точки поверхности валка, мм;
r - радиус обрабатываемых изделий, мм;
2
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212555/955.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/977.gif)
h, v - наладочные координаты суперфинишного станка (см. фиг.1), мм. Осевой профиль валков определяется координатами (хвi, zвi). Валки имеют идентичный профиль. Наладочные координаты h и v, а также угол скрещивания валков 2
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212555/955.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212555/955.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212680/968.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/2212994-7t.gif)
где Xвi, Yвi - координаты текущей точки профиля валка при шлифовании, мм;
Rкр - радиус шлифовального круга, мм. Данная система уравнений содержит три неизвестных (искомых) параметра V, Н и
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212680/968.gif)
![валки бесцентровых суперфинишных станков и способ их изготовления, патент № 2212994](/images/patents/258/2212994/2212994-8t.gif)
Нелинейчатая квазигиперболоидная поверхность валков суперфинишных станков, рассчитанная и изготовленная описанным выше способом, исключает геометрические отклонения профиля обрабатываемых изделий за счет их непрерывного линейного контакта с валками на всей длине обработки и прямолинейной траектории их движения относительно суперфинишных станций станка.
Класс B24B35/00 Станки или устройства для суперфинишной обработки поверхности изделий
Класс B24B1/00 Способы шлифования или полирования; применение вспомогательного оборудования в связи с такими способами (способы, отличающиеся использованием особых станков или устройств, см соответствующие рубрики для этих станков или устройств)