Способ абразивной обработки

 

СПОСОБ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ , при котором инструменту и детали сообщают относительные перемещения и прижимают друг к другу под действием основной нагрузки, направленной вдоль оси инструмента, и дополнительной, не совпадающей с основной, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей , дополнительную нагрузку прикладывают под углом к оси инструмента, выбранным в пределах 30-90°.

союз советсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1135609

4(50 В 24 В 100 В 24 В1100 у -..

1 уг: -.-«-.7.у 1, «

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ИЫ1 ... А к авторском свидетельству (21) 3579894, 25-08 (22) 18.04.83 (46) 23.01.85. Бюл. № 3 (72) В. Н. Смирнов, П. Н. Орлов, В. А. Деньщиков и Л. С. Шкундин (53) 621.923.5 (088.8) (56) 1. Алмазно-абразивная доводка деталей, серия С вЂ” Х вЂ” 4. Технология металлообрабатывающего производства, НИИМАШ, М., 1972, с. 104- (прототип). (54) (57) СПОСОБ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ, при котором инструменту и детали сообщают относительные перемещения и прижимают друг к другу под действием основной нагрузки, направленной вдоль оси инструмента, и дополнительной, не совпадающей с основной, отличаюшийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, дополнительную нагрузку прикладывают под углом к оси инструмента, выбранным в пределах 30 — 90 .

1135609

Изобретение относится к механической обработке деталей из твердых или хрупких материалов и может быть использовано, в частности, в оптической и электронной промышленности для обработки плоских, асферических и сферических поверхностей таких изделий, как кварцевые резонаторы, оптические линзы, сферические шарниры, а также для формирования сферической фаски на полупроводниковых дисках высоковольтных диодов и тиристоров.

Известен способ обработки деталей плоским инструментом, самоустанавливающимся по поверхности детали под действием основной, рабочей нагрузки, направленной вдоль оси инструмента, а также дополнительной, корректирующей нагрузки, приложенной по краю инструмента параллельно его оси. Применение дополнительной нагрузки, создаваемой нагрузочным роликом, позволяет изменять эпюру давления в зоне контакта поверхностей детали и инструмента и управлять ходом процесса обработки (1).

Однако применение известного способа ограничивается обработкой плоских поверхностей и близких к ним на станках с неподвижными осями рабочих звеньев.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет обеспечения обработки сферических поверхностей на станках с круговым движением водила.

Поставленная цель достигается тем, что в способе абразивной обработки, при котором инструменту и детали сообщают относительные перемещения и прижимают друг к другу под действием основной нагрузки, направленной вдоль оси инструмента, и дополнительной, не совпадающей с основной, дополнительную нагрузку прикладывают под углом к оси инструмента, выбранным м в и редел ах 30 — -90 .

На фиг. 1 представлена схема реализации способа на станках с неподвижными осями рабочих звеньев для обработки плоских поверхностей; на фиг. 2 — то же, для обработки сферических поверхностей; на фиг. 3 и 4 — эпюры давления в зоне контакта деталь-инструмент соответственно для плоских и сферических поверхностей, когда отсутствует дополнительная нагрузка; на фиг. 5 и 6 — то же, при действии дополнительной нагрузки; на фиг. 7 — схема реализации способа на станках с круговым движением водила для обработки плоских поверхностей; на фиг. 8 — то же, для обработки сферических поверхностей; на фиг. 9—

11 — различные варианты создания дополнительной нагрузки.

Инструмент 1 самоустанавливается по поверхности детали 2 благодаря шарниру 3, передающему нагрузку Q вдоль оси инструмента 1. Приводом снабжено нижнее звено (деталь 2) в случае неподвижных осей станка (фиг. 1 и 2) или водило 4 при обработке на станках с круговым движением водила (фиг. 7 — 11) . Дополнительную нагрузку F прикладывают под углом 30 — 90 к оси инструмента 1 на расстоянии h от шарнира 3 через втулку 5, закрепленную на оси инструмента 1 с возможностью вращения.

Обработка на станках производится с выходом инструмента за край детали, поэ-!

О тому давление в зоне контакта деталь-ин струмент неравномерное. При отсутствии нагрузки F и остановленном приводе станка типичные эпюры давления g< выглядят, как показано на фиг. 3 и 4. Наблюдается максимум qg на краю детали и спад давления в центральной части. Действие нагрузки F создает момент Fg относительно оси шарнира 3, что обуславливает появление дополнительной составляющей давления

q„. Суммарные эпюры q = q + с1, (фиг. 5 и 6) демонстрируют более равномерное распределение давления по поверхности детали при действии дополнительной нагрузки.

При работе на станках с неподвижными осями вращения эпюра g остается близкой к статической, показанной на фиг. 5 и 6.

Дополнительная нагрузка создается за счет усилия растянутой пружины 6, соединяющей втулку 5 со станиной. Изменяя усилие

Г пружины 6 или расстояние h можно изменять эпюру давления и управлять процесЗО сом обработки в желаемом направлении.

При вращении водила 4 на станках с круговым движением водила ось инструмента 1 описывает цилиндрическую поверхность радиусом (в случае обработки плоскостей (фиг. 7 и 9), или коническую поверхность под углом C к оси водила 4 — при обработке сферы (фиг. о, 10, 11) . Поскольку центр массы инструмента, как правило, не совпадает с центром шарнира 3 и находится от него на расстоянии h, то возни4О кает момент центробежной силы Еч относительно шарнира 3, равный F h., зависяший, как известно, и от квадрата угловой скорости вращения водила _#_y.Действие этого момента до определенной величиныЮуподобно действию дополнительной нагрузки F в

45 случае неподвижных осей станка (фиг. 1 и 2), т. е. эпюра становится более равномерной.

Однако дальнейшее увеличение Му приводит к возрастанию q в центральной зоне детали и уменьшению на краю, при этом снижается точность обработки, что заставляет ограничивать Юу. Применение дополнительной нагрузки F позволяет компенсировать вредное действие центробежной силы Fö и значительно повысить угловую скорость вращения водила Жу

55 На станках с круговым движением водила возможна реализация нескольких вариантов схем создания дополнительной нагрузки: усилием пружины 6, соединяю пей

1135609 ось инструмента 1 через втулку 5 с водилом 4 (фиг. ? и 10); центробежной силой вращающейся массы груза, 7, закрепленного соосно с инструментом 1 в точке, лежащей на продолжении оси за центр шарнира 3 (фиг. 8 и 9); аналогично предыдущему варианту, но груз 7 закреплен на штанге (фиг. 11).

В схемах с вращающимся грузом центробежные силы направлены перпендикулярно оси вращения водила, поэтому величина угла д (угла между осью инструмента и направлением действия дополнительной нагрузки F) определяется зависимостью

Ь = 90 — сс, где сс — угол между осями рабочих звеньев станка.

Для обработки плоских поверхностей (фиг. 9) a. = 0, следовательно о = 90, для обработки сферических поверхностей (фиг. 8 и 11) а обычно устанавливают в пределах 5 — 36, тогда д 85 — 54 . о 20

В схемах с применением пружины утол

Ь можно выбирать достаточно произвольно (на фиг. 1, 2 и 10 положение пружины, изсбраженное штриховой линией) . При этом очевидно, что момент силы F относительно шарнира 3 пропорционален величине sinh.

Условно можно принять для Ь рабочий интервал, где функция sin д принимает значения 0,5 — 1, т. е. о 30 — 90 .

Возможность управления процессом формообразования сферических поверхностей З0 предлагаемым способом проверена экспериментально на станке, схема которого представлена на фиг. 8 при следуюгцих данных:

К = 0,8 см; Q = 8,4 Н (0,82 кг);Му=в

282 рад/с (2700 об/мин) cK = 23; масса инструмента т, = 18,5 г; Ьч = 3,8 см;

h = 1,33 см.

При массе груза m> —— 2 r (F = 3,66 H) наблюдалось постепенное увеличение радиуса кривизны R сопряженных поверхностей детали и инструмента, что обусловлено эпюрой давления в зоне контакта, изображенной на фиг. 4. С увеличением массы груза 7 тенденция к росту R снижается, и для

m„= 4,1 г (F 7,5 Н) R сохраняется постоянным длительное время, что объясняется более равномерной эпюрой давления.

Аналогичный результат (R = const) получен и для груза с массой m7 = 2 r при величине h = 2,3 см. Без груза 7 при заданной величине Ооу обработка становится невозможной из-за нарушения контакта между деталью и инструментом («срыв» инструмента) . Как показывают проведенные экспериментальные работы, применение данного способа обработки позволяет: управлять процессом обработки сферических поверхностей на станках с круговым движением водила путем изменения величины и точки приложения дополнительной нагрузки, а также за счет изменения угловой скорости врагцения водила; повысить угловую скорость вращения водила до 418 — 524 рад/с (4 — 5 тыс. об/мин) и производительность процесса обработки в 2 раза по сравнению с известными способами без ухудшения качественных показателей процесса; расширить область применения способа с дополнительной нагрузкой.

1135609

Составитель А. Козлова

Редактор Ан. Шандор Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ lO! 53/9 Тираж 769 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4