Способ круглого шлифования

 

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить точность круглого шлифования путем управления деформацией и устранения неравномерности деформации детали в системе СПИД, а также за счет отсут-. ствия необходимости отключения и включения радиального перемещения шлифовальной бабки на средней части детали, вызывающих затухающие колебания детали, повторяющиеся на каждый ход стола. Радиальную подачу круга постоянно изменяют по определенному закону. При шлифовании нежестких деталей величину радиальной подачи круга постоянно увеличивают при движении детали до сечения ее наименьшей жесткости в системе СПИД, после прохождения этого сечения уменьшают по обратному закону, а при шлифовании жестких деталей величину радиальной подачи круга уменьшают при движении детали до сечения наибольшей ее жесткости в системе СПИД, после прохождения этого сечения увеличивают по обратному закону. 3 з.п. ф-лы, 5 ил. I (Л tSD СЛ сл со CD 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д11 4 В 24 В 5/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3851276/25-08 (22) 05.02 ° 85 (46) 07.09.86. Бюл. ¹ 33 (71) Орловский машиностроительный завод им. Медведева и Орловский филиал

Всесоюзного заочного машиностроительного института (72) Ю.М.Ермаков, Ю.С,Степанов, Ф.И.Орловский и А.Ф.Кулаков (53) 621.923.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1096083, кл. В 24 В i/00, 1983. (54) СПОСОБ КРУГЛОГО ШЛИФОВАНИЯ (57) Изобретение относится к машино- строению и позволяет повысить точность круглого шлифования путем управления деформацией и устранения неравномерности деформации детали в системе СПИД, а также за счет отсут-.

ÄÄSUÄÄ 1255398 А 1 ствия необходимости отключения и включения радиального перемещения шлифовальной бабки на средней части детали, вызывающих затухающие колебания детали, повторяющиеся на каждый ход стола. Радиальную подачу круга постоянно изменяют по определенному закону. При шлифовании нежестких деталей величину радиальной подачи круга постоянно увеличивают при движении детали до сечения ее наименьшей жесткости в системе СП1Щ, после прохождения этого сечения уменьшают по обратному закону, а при шлифовании жестких деталей величину радиальной подачи круга уменьшают при движении детали до сечения наибольшей ее жесткости в системе СПИД, после прохождения этого сечения увеличивают по обратному закону. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1255398 по траектории, эквидистантной линии упругой деформации детали в системе

СПИД; на фиг.5 — пример конкретной реализации способа шлифования, 5

Упругая деформация детали в системе СПИД определяется по формуле:

Э1 (L g„)> 1 (I, - I?, ) ° f „e, 1 1

Y=P

+ ° + (1)

3 Е2. 3„3 ЗЕ11. L2 391 3 из f ны шлифования. Поэтому всегда можно

30 найти такую радиальную подачу S øëèфовального круга, при которой сила резания Р будет уравновешена силой упругой деформации детали в системе

СПИД. В этом случае теоретическая глубина шлифования будет равна фактической.

Для точного определения положения . линии упругой деформации детали в системе СПИД нагружение силой P npo9

40 изводится в соответствии с текущим положением шлифовального круга.

С целью упрощения нахождения линии упругой деформации детали в системе СПИД нагружение детали производится радиальной силой в сечении наибольшей или наименьшей жесткости детали в системе СПИД.

При шлифовании с постоянной непрерывной радиальной подачей съем припуска .осуществляется пс коническим поверхностям. Поэтому для нахождения радиальной составляющей силы резания P находят текущее значе1 ние глубины шлифования по формуле: где радиальная составляющая силы резания; длина образующей детали; текущая координата; жесткость соответ х

3 д юЗ р 3„ ственно передней, задней, шлифовальной бабок; модуль упругости обрабатываемого материала; момент инерции торцового сечения детали.

С1 4

3 =-" — -.

b4

Сила Р, определяется по формуле:

k э, где С, k

Э прод — коэффициенты; — продольная подача детали, мм!об;

t„ — глубина шлифования,мм; п,, mp — показатели степени.

Ч

Увеличение радиальной составляющей; .силы резания Р„ происходит медленнее, чем соответствующее увеличение глуби2t Гт

t х

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при.круглом шлифовании валов.

Целью изобретения является повышение точности круглого шлифования путем управления деформацией. и устранения неравномерности деформации детали в системе "станок-приспособление-инструмент-деталь (СПИД), а также за счет отсутствия необходимости отключения и включения радиального перемещения шлифовальной бабки на средней части детали, вызывающих затухающие колебания детали, повторяющиеся на каждый ход стола.

На фиг.1 изображена схема съема припуска при шлифовании нежестких деталей; на фиг.2 — то же, при шлифовании жестких деталей; на фиг.3— то же, при шлифовании ступенчатых валов; на фиг.4 — схема шлифования нежесткой детали с непрерывной радиаль" ной подачей шлифовального круга, режущая кромка которого перемещается

При шлифовании детали 1, жесткость которой меньше жесткости центров станка, непрерывную радиальную подачу шлифовального круга выполняют по закону, обеспечивающему дви,жение режущей кромки rо траектории 2, эквидистантной к линии 3 упругой деформации детали в системе СПИД (фиг.1). При этом величину радиальной подачи шлифовального круга постоянно увеличивают при движении детали до сечения ее наименьшей жесткости в системе СПИД, После этого вектор скорости радиальной подачи меняет свое направление и скорость по-, дачи уменьшается до нуля. где tz — глубина шлифования в точке Х, мм;

1255398 глубина шлифования на конце детали, определяемая за

1 ход детали, мм;

à — расстояние точки Х на обк разующей поверхности детали 5 от начала координат, мм; — длина образующей детали,мм.

Способ осуществляется следующим образом.

Для точки с координатой к„.на- 10 ходят радиальную составляющую силы резания по формуле (2) в зависимости от текущего значения глубины шлифования t». Затем определяют упругую деформацию детали в системе СПИД под действием этой силы по формуле (1).

После этого определяют управление текущего радиального смещения режущей кромки шлифовального круга по формуле:

20 х(1

4 мсикс õ

n„L " ?, I

+y+r» (8) При шлифовании детали 1, жесткость которой больше жесткости центров станка, непрерывную радиальную подачу выполняют по закону, обеспечивающему траекторию 2 движения шлифовального круга, эквидистантную линии 3 упругой деформации в системе СПИД.

Прп этом величину радиальной подачи шлифовального круга уменьшают до минимального значения прихода круга до сечения наибольшей жесткости детали в системе СПИД (фиг,2). После этого скорость радиальной подачи меняет свое направление и возрастает до максимального значения.

Практическая настройка станка на обработку осуществляется следующим образом.

После пробных проходов замеряется размер детали и определяется положение наибольшего диаметра для нежестких деталей или наименьшего диаметра — для жестких деталей, производится нагружение детали радиальной силой, равной радиальной составляю- щей силы резания P в сечении наибольшего или наименьшего диаметра, измеряется величина радиального смещения детали и шлифовальному кругу непрерывно сообц|ается дополнительное радиальное смещение. При прохождении шлифовального круга сечения наибольшего или наименьшего диаметров дополнительное радиальное смещение круга достигает величины измеренного радиального сМещения детали. После прохождения этого сечения вектор скорости радиальной подачи шлифовалвного круга изменяет свое направление на противоположное. При этом для нежесткой детали дополнительное радиальное смещение шлифовального круга где Ь„ ма кс

D — с1

Л макс =

t, = t„+ y. (4)

Если деталь имеет исходную погрешность формы в продольном сечении в виде бочкообразности или корсетности то ее можно устранить на операции круглого шлифования с применением данного способа без снижения режимов

1 резания. В этом случае в правую часть уравнения (4) вносится дополнение. 0

Образующие детали, имеющие погрешность формы, апроксимируется линией 2-ro порядка.

Ь =+ — -""- -"- . Р (1 — -g) (5)З5

1. погрешность формы в текущей точке, мм; максимальная погрешность

40 формы, мм; текущая координата на образуюц|ей детали, мм, где D — диаметр детали в сечении » = I.!2, мм; — диаметр детали в сечении

Знак "плюс" в формуле (5) принят. для бочкообразной детали, знак "минус" — для корсетной детали.

После этого задают число ходов стола станка п,, в течение которых 55 будет снят припуск. Определяют величину исходной погрешности, снимаемой за один ход стола

Определяют радиальную составляющую силы резания по формуле:

Р = С, . S „ (2tx + n Ä) . (7) ро

По формуле (1) определяют упругие деформации детали в системе СПИД.

Текущее радиальное смещение режущей кромки шлифовального круга определяется по формуле:

5 12553 сообщают в сторону увеличения глубины шлифования, а для жесткой детали — в сторону уменьшения глубины шлифования.

Для повышения точности определения положения линии упругой. деформации детали в системе СПИД и величины дополнительного радиального смещения шлифовального круга величину радиального смещения детали определяют при 10 нагружении детали радиальной силой P в текущем положении шлифовального круга.

Для обоих способов настройки станка радиальную силу Р> определяют по 15 формуле (2) или (7), в зависимости от величины теоретической глубины шлифования С в текущем положении шпифоХ вального круга.

Для повышения эффективности круг- 20 лого шлифования ступенчатых деталей точка изменения направления вектора скорости радиальной подачи смещается от середины детали к обрабатываемому участку (фиг.3). 25

Непрерывная радиальная подача на каждый ход детали обеспечивает чередование толщины срезаемого слоя металла на обрабатываемой ступени с максимальной величины от нуля и на- gp оборот.

Па фиг.4 изображена схема шлифования нежесткой детали. Детали 1, вращающейся со скоростью V> » сообщают (. .3. возвратно-поступательное движение пА „ „ относительно шлифовального круга*2, вращающегося со скоростью резания Ч„ . Шлифовальному кругу 2 сообщают непрерывную радиальную подачу $О„, величина которой постоян- 40 но увеличивается по длине .3q = L/2, . а затем постоянно уменьшается, Режущая кромка шлифовального круга 2 перемещается по траектории 3, эквидистантной линии 4 упругой деформа- 45 ции.. Способ позволяет эффективно управлять точностью детали в процЕссе шли.фовки, Способ реализуется на круглошлифовальныХ станках, оснащенных систе.мами ЧПУ. На универсальных круглошлифовальных станках способ шлифования может быть реализован после соответствующей модернизации механизма погеречных передач.

Пример. Нежесткая деталь 1 (фиг.5) из закаленной стали 40Х с

98 б размерами: Ь = 500 мм, .3 -= -350 мм, d = 20 мм, D = 20,04 мм шлифуется абразивным кругом ПП 300 127 40 марки 24А40СМ1К5 на круглошлифовальном станке модели ЗА130. Для выполнения непрерывной радиальной подачи и перемещения режущей кромки круга 2 по траектории 3, эквидистантной линии 4 упругой деформации детали в системе

СПИД, механизм поперечной подачи станка оснащен специальным устройством.

Устройство состоит из корпуса, электродвигателя и блока шестерен. Оно позволяет изменять скорость радиального перемещения круга как по величине, так и по направлению, Структурная схема устройства представляет собой четырехзвенник.

Жесткостные характеристики круглошлифовального станка, модели ЗА130:

j„3 = 1750 кг/мм, j ) S = 1400 кг/мм, j z = 2500 к г/мм, Модуль упругости обрабатываемого материала Е==20000кг/мм, число ходов стола и =10.

Режимы обработки: скорость резания 7, = 30 м/с; скорость вращения детали Ч,,„ = 18,8 м/мин; продольная подача детали S„ „ = 5 мм/об.,; глубина шлифования на конце детали С

5 мкм; число двойных ходов стола в минуту п х„А, = 3.

Траектория движения режущей кромки шлифовального круга по длине детали определяется координатами: (х = 0,000 мм

Рх = 87,500 мм

175,00 мм х = 262,50 мм х = 350,00 мм

0,000 мкм

20,385 мкм

39,584 мкм

to4 = 38,671 мкм

19,320 мкм

После шлифования партии деталей из 20 штук при данном технологическом состоянии системы СПИД и выбранных режимных условиях средние размеры деталей получались: диаметр де. тали в среднем сечении Р =19,805 мм, диаметр детали в крайнем сечении

d, = 19,802 мм, шероховатость поверхности R 0,63.

Формула изобретения

1, Способ круглого шлифования, при котором детали с переменной жест1255398

2tH> I (, — („)Я (L )г. (г г 1

S = — — + p, — ; —.-"— -+

+ -- †---- + р L J ь 3„3 ЗЕ11 L" -j g j 8 У

t — припуск;

Р— радиальная состав9 ляющая силы резагде

Фиг 2

7 костью в системе СПИД сообщают возвратно-поступательное движение, а шлифовальному кругу — непрерывную радиальную подачу, о т л и ч а ю— ния;

L — длина детали;

Р„ — текущая координата шлифовального круга; — жесткости соответственно передней, задней и шлифовальной бабок;

Š— модуль упругости обрабатываемого материала;

3 — момент инерции сечения детали, 2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьш ения точности шлифования нежестких деталей, величину радиальной подачи шлифовального круга постоянно уве. шийся тем, что, с целью повышения точности шлифования, радиальную подачу постоянно изменяют по закону.личивают при движении детали до се10 чения ее наименьшей жесткости в системе СПИД, а после прохождения этого сечения уменьшают по обратному за, кону.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю-! ц и и с я тел1, что, с целью повышения точности шлифования жестких деталей, величину радиальной подачи шлифовального круга уменьшают при движении детали до сечения наибольшей ее жесткости в системе СПИД, а после прохождения этого сечения увеличивают по обратному закону.

4, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыр шения точности шлифования ступенчатых валов, экстремум радиальной подачи шлпфовального круга смещают от середины детали к середине обрабатываемого участка, 1255398

Составитель А.Шутов

Техред Л.Сердюкова

Корректор Л. Патай

Редактор Н.Данкулич

Заказ 4762/17 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303-, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул, Проектная, 4