Способ обработки сферических поверхностей

 

Изобретение относится к технологии оптического приборостроения и может быть использовано при обработке линз, а также сферических поверхностей связанных со стержнем. Цель изобретения состоит в повьшгении производительности и качества обработки, а также в более рациональном использовании алмазного инструмента и повышении его размерной стойкости. Обработку сферических поверхностей ведут По меньшей мере двумя концентричными рабочими элементами в виде труб с торцовыми рабочими поверхностями с поэтапным ступенчатым изменением скоростей их вращения и давления и бесступенчатым изменением режимов между этапами в соответствии с износом сопряженных поверхностей инструмента и детали. 11 ил. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1414

А1

CC1) 4 В 24 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4111718/31-08 (22) 23.06.86 (46) 07. 08. 88. Бюл. !1 29 (71) Белорусский политехнический институт (72) И.П. Филонов, П.П. Анципорович, и A.Ï. Якимахо (53) 621 . 923. 5 (088.8) (56) Авторское свидетепьство СССР

М 1113237, кл. В 24 В 3/02, 1982. (54) СПОСОБ ОБРА БОТК!! СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХН0СТЕА (57) Изобретенис относится к технологии оптического приборостроения и может быть использовано при обработке линз, а также сферических поверхнос— тей связанных со стержнем. Цель изобретения состоит в попьш ении про" иэводительности и качества обработки, а также в более рациональном использовании алмазного инструмента и повышении его размерной стойкости. Обработку сферических поверхностей ведут по меньшей мере двумя концентрич" ными рабочими элементами в виде труб с торцовыми рабочими поверхностями с поэтапным ступенчатым изменением скоростей их вращения и давления и бесступенчатым изменением режимов между этапами в соответствии с износом сопряженных поверхностей инструмента и детали. 11 ил .

1414581

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в оптической промышленности для обработки линз, а также для обработки сферических поверхностей, связанных со стержнем, н частности сферических кинематических пар манипуляторов, а также шаров большого диаметра.

Цель изобретения — повышение производительности и качества обработки за счет рационального испольэонания алмазного инструмента и повышения его размерной стойкости.

На фиг. изображены обрабатываемая деталь и инструмент, разрез плоскостью, совпадающей с их осями вращения; на фиг. 2 — то же, вид сверху со снятым инструментом; на фиг.3 вид А на фиг. 1; на фиг. 4 — эпюры износа сопряженных поверхностей; на фиг. 5 — схема. поясняющая оценку закона распределения давления по обрабатываемой поверхности; на фиг. 6 элементарный участок поверхности; на фиг. 7 — график изменения давления эа цикл обработки; на фиг. 8 — график изменения угловой скорости инструмента; на фиг. 9 — схема станка для обработки сферических поверхностей; на фиг. 1Π— разрез Б-Б на фиг. 9; на фиг.11 — разрез В-В на фпг. 9.

Обрабатываемую поверхность детали

1 и рабочую поверхность инструмента

2 разбивают на соответствующие окружности с центрами, совпадающими с их осями вращения, и радиусами, зависящими от количества ныбранннх окружностей на поверхности инструмента.

Если считать, что поверхность ин- 4О струмента имеет идеальную форму, то всякое отклонение формы притираемой к ней поверхности вызовет сигнал рассогласования, выражающиеся в изменении удельной мощности в зоне отклоне- 45 ния, что приведет к местному изменению интенсивности износа, направленному на постепенную ликвидацию этого рассогласования.

Существует функциональная взаимо50 связь между изменечием скорости скольжения н некоторых точках эоны контакта и законом распределения давления в них, эта сняэь устанавливается на основании рассмотрения условия касания тел, когда при любой форме изношенных поверхностей деталей наблюдается полный контакт сопряженных поверхностей.

Таким образом управление процессом требует оценки износа в некоторых сопряженных точках обрабатываемой поверхности и рабочей поверхности инструмента. Причем эти точки должны ра с иола гат ься на конце нтричес ких окружностях инструмента и детали. После выбора таких точек определяют скорости скольжения (изнашивания) Ч в них ск по каждой концентрической окружности инструмента. Разбивку сопряженных поверхностей инструмента и обрабатываемой поверхности на окружности инструмента радиуса г; и детали радиуса R производят по формуле макс макс гл г = г — (1-1) — — -- у (1) и и где п — количество окружностей радиуса r,", выделяемых на рабочей поверхности инструмента; порядковый номер окружности (фиг. 1 и 2) .

Радиус концентрических окружностей на обрабатываемой поверхности определяют по формуле — Rñsiï(2 -6; ), d (2)

d где — — половина центрального угла

2 обрабатываемой детали, измеряемого дугой окружности, расположенной в диаметральной плоскости рабочей поверхности инструмента (фиг. 1);, К вЂ” радиус обрабатываемой сфери- ческой понерхности;

Ю; — половина центрального угла инструмента, соответствующего окружности г

Как видно из фиг. 1 текущее значение центрального угла Ь, соответствующего радиусу К, определяется

Ь соотношением d = — -6 . Такое раэ1 2 биение сопряженных сферических поверхностей позволяет ньщелить сопряженные точки ij как точки пересечения соответствующих окружностей (фиг.2, 3, 6).

Конечным результатом способа является управление величиной сближения сопряженных поверхностей и управление скоростью вращения каждого кольцевого инструмента в соответствии с изменением величины М; (динамической эпюры давления) иэ условия сохранения постоянной средней on тималь ной мошиос 1414581 (6) К„- 180

«1 1 е и КиЧск

К V> Р)

О3 3 (3) т и, этрачиваемой на процесс обработки алма з ным и нс труме нт ом. On тимал ьн ой мощностью резания можно считать мощность, соответствующую Ч ) 8 ск 5

25 м/с и давлению в эоне обработки (Р) (3-5) 10 Па. Поэтому минимальной скоростью вращения инструмента следует считать такую, при которой скорость изнашивания (скорость сколь- 10 кения) в какой-либо сопряженной точке

Ц на окружности г; была бы не менее

ЕЧ. 3

Оптимальная средняя мощность резания устанавливается иэ тех соображе- 15 ний, чтобы при сплошном сферическом трубчатом инструменте соотношение ср скоростей вращения его с1„и обрабатываемой детали Я соответствовало бы скорости скольжения в какой-либо 20 сопряженной точке не менее r V«J . Величина этой усредненной скорости инструмента связана со средними значениями (Яи ) скорости вращения отдельср ных инструментов соотношением 25 и

; (я „ )

Уц ср

3 б где i — суима окружностей радиуса 30

r; инструментов (суммарное количество концентрических трубчатьм инструментов).

Поддержание скоростей вращения инструментов и давления в таких диапа- 35 зонах позволит наиболее полно испольэовать режущие свойства алмазного порошка в алмазоносном слое, а также связать показатели технологического процесса с геометрическими параметра- 40 ми сопряженньм поверхностей, кииематикой станка н динамикой износа рабочей поверхности инструмента и обрабатываемой поверхности.

Скорость изнашивания поверхностей 45 инструмента и детали в каждой точке

ij находится из соотношений

Скорость износа сопрякения в этих же точках определяется по формуле (фиr. 4)

1) (+ $ Чсg <) 55 " = --" — -- - = (К„+К ) — -" — Р (4)

ОЦ cos 8;, " ) cosh; где К„и К вЂ” коэффициенты, характе ризующие иэносостойкость инструмента и детали соотвественно.

Как видно их фиг. 1-3, скорость скольжения в сопряженньм точках определяется из уравнения!

) и ц п

V (V ) +(V )2-2V Ч" созЫ ск ч " ч )

v и С учетом того, что V д r;

° 1 ц У

Ч . = Q R. а также с учетом эависиЭ мостей (1), (2) после некоторых преобразований получаем еЫ Ц+я еЫ d> -2ц.а еЫ6; еаза;сааб, (s) Из фиг. 2 и 3 видна следующая связь угла М„ между линейньпж скоростями точек ij принадлежащих инструменту и детали с углом ос„1 между радиусами r, и R ..

Угол oL >< найдется из треугольника, маке образованного сторонами О С r

Ь, 6

-h" sin-; r;; R" cos- . На фиг. 3 показан треугольник, образованный сторонами, расположенными между цент" ром окружности R точкой пересечения этой окружности с первой окружностью инструмента r, (точка 14) и центром окружностей инструмента С

Ь d макС (R соз-) +r1 "(r -h" sin-)

cos o6 гк d

2Rjr< cos- (7)

2 где h; R (1 — cosdj). (8)

Приведенные зависимости позволяют определить взаимосвязь износа попрякенных поверхностей и перераспределе- ние в результате этого давления в зо.:= не контакта. Эта взаимосвязь и поло" кена в основу предлагаемого способа управления процессом обработки. Управление может быть реализовано по жесткой программе. Для этого необходимо расчетным путем определить время изно-, са (изменение давления) и выровнить его, изменив точку приложения силы

Ре (фиг. 5), т.е. сместить ее относительно центральной оси инструмента на величину 1, .определяемую расчетным путем. Этим самым достигается более равномерный износ обрабатываемой поверхности. Равномерность ке износа (14) P (11)

50 (18) 5 141458 рабочих поверхностей инструмента достигается изменением (увеличением) скорости вращения центральных инструментов по отношению к периферийным. Время (начало изменения скоростей) определяется при жестком программировании (управлении) также расчетным путем.

При этом последовательность расчетов состоит в следующем. 10

Определяют давление в зоне контакта из условия полного прилегания контактирующих поверхностей. Это соответствует некоторому времени их при,работки на этом этапе (фиг. 7 и 8), характеризующимся временем t u

Р Q обработки при минимальном давлении и одинаковой скорости всех инструментов. Давление от силы P определяется следующей зависимостью 20

P — (9)

2 Ä R (cos Р " -co sE ",u "с ) 25 с I

В э наменателе формулы (9) - поверхность шарового сегмента (обраба» тываемой детали), которая равна сумме криволинейных прямоугольников (фиг. 6) в результате разбиения со30 пряженных поверхностей окружностями радиуса r, и R . В уравнении (9)

8, "" — угол, соответствующий минимальному радиусу инструмента (центра«макс 6 35 льному отверстию) 8;

Определяют скорость изнашивания инструмента и детали в точках а и е (фиг. 1 и 4), т.е. в точках касания первой окружности инструмента с пос40 ледней m-й окружностью детали и в центре обрабатываемой детали по формулам ц =< KuP u„r< ) K)P и„г, )

1 «, «< 4+

=K„P Й (ц з п-+ц з1пЬ) <

К Р Кс(в з1п-+Я мпла). с

Скорости изнашивания сопряжения в этих же точках определяется с учетом соотноше ний (4) (Е +K ) Р y„Raisin (12) и- u ч с 2

1«,, 1«< sinh ъ (K +K )P R (ц g- +Я вЂ” — -) (13)

gug ц ф с «2 9 ь

6

Уравнения (12), (13) решаем иэ условия того, что давление в каждой точке ij, определяемое уравнением (9), << . 1<« постоянное, т.е. P = P Р; = const

Определив таким образом скорости изнашивания в точках 11 и 1m определяют в них давления иэ уравнений (< и -з

P (Еа-Е ) Р, Ф

I <«

< <« if ц-+

P (K +K )R (я tg-+ц — — )

sind

С ч

cos2

Иэ суммы моментов сил, действующих в плоскости оас (фиг ° 4) относительно точки с, находим положение силы

Р, обеспечивающее выравнивание давления, которое перераспределилось в результате неравномерного износа

<4 L<« (Р -Р )г, 1 (15)

Ре

Совместное решение уравнений (14), (15) дает следующее соотношение

i«

1 („ - — — — — — --)

P я,(Е +Е ) U" ) d Qg sind

2 «h

cos-2 (16)

Уравнение (16) позволяет изменять точку приложения силы в эависимости от кинематики, геометрии и износостойкости сопряженных поверхностей и тем самым выравнивать износ обрабатываемой поверхности. Начало изменения точки приложения силы Р по закону, определяемому уравнением (16), определяется временем перераспределения давления в точках 11 и 1m, в резулья !«< тате которого значения P u P выходят эа выбранные оптимальные значения.

Определяют среднюю скорость изнашивания по i-й и j-й окружностям по формулам

2«r, 4 ) 2«г;

Чс

2«R 1 3 ) 2 йК

Определяют среднюю скорость изнашивания по рабочей поверхности

i-го инструмента (йо фиг. 1, 2, 6) 81 8 тей в сопряженной зоне инструментов гм „с ( при этом каждые окружности мин и ) касаются в плоскости, совпадающей с осями вращения детали и инструмента.

Определяют средний износ сопряжения в зоне контакта i-го инструмента по формуле (4), которое с учетом уравнений (19), (20) примет вид ()

Р К V-""" v

К ск

+ — — 4 -K —" — — -) (21)

К ° сов 6

J 3 яг м

При определении износа сопряженных зон детали в направлении действия силы P следует иметь ввиду, что каждая j-я окружность обрабатываемой поверхности пересекает различные i""е окружности инструмента (фиг. 2, 3, 6) так что cos а ;; в точках пересечения одной окружности R будет различным в отличие от cos 6,, характеризующего точки пересечения одной 1-й окружности инструмента с различными 1-ми окружностями обрабатываемой поверхности.

Из уравнения (21) имеем

I 2Т(Х- ) (Р ° ) 1) Кц g V, К

i. ÌSSN мин

Иэ фиг. 5 видно, что

22 с

P 1Ðñîâ6;ds =QQ;, (23) з

I N l ск ((22) К соэ8

) 1

Р, sin6; cos6;d$ ; об МКН

1 (25 ) 1

При

P..

const имеем

Q s п

Ц дмнч Оо мокс

Q; = (>с м) =Z.(Р; ), (24

50 — центральные углы, соответствующие минимальному Г, Мббк максимальному г ° макс

1 радиусам i-го инструмента .

Подставляя уравнение (22) в уравнение (26), находим окончательное средний износ сопряжения i-го инструмента по формуле

7 14145 как частное от деления суммы средних, скоростей изнашивания по i-м окружностям каждого инструмента в пределах его минимального радиуса r". мако 5 и максимального r, на выбранное количество этих окружностей в тех же пределах

К Р; ZV."„10 (gI ) = аькг = "- йг Q = " (19)

2к б.мин мнм

1

Определяют среднюю скорость изнашивания по участкам обрабатываемой поверхности, сопряженным с поверхностями i-го инструмента. Такими участками являются участки обрабатываемой поверхности, расположенные между окружностями радиуса К и К

) ) 2 которые касаются соответствующих окружностей минимальных и максимальных

Mi(s(ма ко радиусов r, и r,. каждого инструмента

1 25

""Г41 1 Р;; V"„„ () = - ме — = --+-4(r сГ. — "- (20) мкч „макс

Р " } (Количесргво окружностей 7 j,í о мин 30

) зоне обрабатываемой поверхности, расположенной между R) и R выМнн мако

3 бирается равным количеству окружност.е. при равномерном распределении силы P по всем i-м окружностям инст румента и всем инструментам на каждую иэ них (на каждый инструмент) приходится сила тогда суммарная нормальная сила, действующая на рабочую поверхность i-го инструмента определяется иэ уравнения

1 Ц (N„)=Q;=JР,cos6dci

6 мокс

2 с (К2 J ds(c J (р ) sic6;cos 6;d6; = о а мкн !

2Р" ц R — (соэ2о -cos2fi ) с 1 ) (2б) 10

1414581

Определяют распределение давления по инструментам с учетом суммарного износа в них контактирующих поверхностей иэ совместного решения уравнений (22), (27) vIê

K PcR K.

3 )) к

=(у ) e—9

) ср,Р,п — (30 )

) „з

) мли макс ц nu К (cos20; -cos26

40 (R cos-) +(r -h ° siп-) г -(r ) a

6 6

2 ! I

В формулах (29), (30)

2 игл ц Иц

О К; время контакта (и носа)

3 9 сопряженных поверхностей; Мц — количество оборотов i-го инструмента, oLR — угол, измеряемый дугой окружности радиуса R), расположенной в зоне контакта ее с инструментом.

Как видно иэ фиг. 2, 3 угол сай может быть найден из выражения

cosg, )—

2R cos- (r; -h sin-)

2 2 (32) 45

Таким образом, повышение размерной стойкости инструмента и равномерности износа обрабатываемой поверхности достигается при обеспечении распределения давления между соосными инструментами по закону, устанавливаемому фор-у мулой (28) . В этом случае все инструменты вращают с одинаковой скоростью в соответствии с предлагаемыми эта55 лами (фиг. 7, 8) . Однако такое жесткое программирование не позволяет учесть изменяющиеся условия трения, связанные с режимами обработки, температурными характеристиками и т.п.

,R 2irccosо, Ц (31)

1) где оС вЂ” угол между радиусами вектор рами окружностей детали в точках пересечения их с первой-окружностью инстру-. мента (на фиг. 2, 3 показан угол е „" ) .

) 7Е 1) 0 Г ЧсР + 1f Q к кск

Х r; cos3; a " j К соя S

СР,.м»М + a»rt

) (м ) м ° (27)

)) ц- n ii R (cos28; -cos23I; " )

По этой формуле можно подсчитать Уравнение (28) позволяет опредескорость изнашивания сопряжения (или лить значение усредненного давления, величину износа сопряжения U„=II„.9.t) Ip (постоянного) действующего на лов каждой средней зоне i-го инструмен- верхности i"-ro инструмента, которое та в зависимости от режимов обработки обеспечивает его износ одинаковый с (силовых P н скоростных Q„, И ) (5), реальным давлением (действительным) . размеров инструмента и детали, а так- Такое представление во многом облегже угла между осями вращения инстру- 15 чает численное решение задачи, а с мента и,детали и различных коэффици- учетом того, что в большинстве слуентов К„иэносостойкости инструментов. чаев разность между наибольшим и наименьшим радиусами соосных инструментов находится в пределах 2-10 мм, 2р это допущение не нарушает существенно действительной картины перераспределения в результате износа.

Определяют форму обрабатываемой поверхности и рабочей поверхности кажJ

25 дого инструмента в сопряженных зонах (р, )" ° (28) иэ уравнений (19), (20) с учетом ) пк R (cos2;""" -2 0 "; " ав„ения (28) по ф „ла„

I v

2К PN„ -)--- "и п

U. г (29) ,мокс )

ы пйК (cos26 "; -cos26, ) м»м

P.

12 !

414581

Для поддержания условий работы алма- ности i-го инструмента с учетом коэоносного слоя в оптимальном диапаэо- эффициента трения f запишется как не необходимо сохранять в некотором. dM, = Zfr, dN; (фиг. 5) . Учитывая, диапазоне мощность сил резания (тре- что dN = (Р" ) dS r = R sin6 dS

5 1

Ф ния), а об отклонении их значения от = R r ° dP: 4ы.г получим

° i e требуЕмого судить по изменению крутящего момента каждого инструмента в < (dM ) Zf(P, ) R, sin 8 ; d 8 ; dar. (33) процессе обработки.

Т Ч .Элементарный момент сил трения 10 C учетом формулы (28) после интег4М„, действующий на рабочей поверх- рирования получим !

2f PR, f Z(f", -8";"" ) -(sxn2h "; -sin26™;"" ) (М )" - — — — — — — — — — (34)

Г мни макс п (cos23; — cos2 F; ) Уравнение (34) позволяет определить изменение крутящего момента на инструментах в с вя эи с износом сопряженных зон. Начальное значение суммар-20 ного крутящего момента после приработки, когда давление по всей поверхности инструмента постоянное, определится иэ уравнения (33) после интегриро6 25 вания в пределах О б

2

В этом случае решение этого уравнения с.овместно с (9) дает

ZfPR (- — -sin6) ь 1

2 4

M, M

1-cos 6 (35) Таким образом, автоматическое (адаптивное) управление основано на поддержании постоянного значения мощности сил трения в процессе всего времени использования инструмента с учетом его износа.

Уравнение (35) позволяет определить10 наибольшую мощность, которая достигается после некоторой Приработки на первом этапе обработки (фиг. 7 и 8) при вращении всех инструментов с одинаковой скоростью. В конце первого 45 этапа обработки наступает перераспределение сил трения в зоне контакта каждого иэ инструментов, обусловленное износом сопряжения. Датчики, установленные на каждом инструменте, 50 фиксируют это значение и при достижении их значений, менее установленного, подается команда на изменение (увеличение) угловой скорости инструментов с целью пОдцержания мОщнОсти сил

4 зания в зоне контакта каждого инструмента постоянной. Величина угловой скорости каждого инструмента определяется иэ условия рациональных энергоза трат на процесс обработки, определяемый равенством

v 1

Мч,иц-:> Мч, ы „, откуда ч

Мто (36)

1- Мт

Как видно из уравнений (34) и (35) моменты от сил трения на инструментах зависят от их геометрии, количества и величины прижимной силы, так что при поддержании постоянных условий трения (коэффициента f) такое изменение угловой скорости можно запрограммировать, во времени, просчитав изменение (М, )" по формуле (34) и М по формуле (35) .

Проведенные расчеты показывают, что угловые скорости инструментов должны распределяться на втором этапе обработки в соответствии с графиком на фиг. 8. Это обеспечивает равномерный износ инструментов и поддержание его постоянным в процессе обработки ввиду того, что неравномерность износа обусловлена кинематикой (неравномерностью скоростей относительного движения инструмента и детали в сопряженных токах) . !

Величина силы режима P на первом этапе (на этапе приработки) и в процессе дальнейшей обработки устанавливается для всего инструмента и отдельных инструментов из уравнений (9) и (28), из условий сохранения давления в зоне контакта в пределах доп;< пустимых (Р) для радиального использования алмаза в алмазонВсном слое.

Тогда для случая вращения всего инструмента (на первом этапе) начальное

14

13

1414581 значение прижимного усилия определяется из выражения

P (Pj 2 и к (1 — сos-) .

6 с 2 (37) В процессе износа суммарная сила прижима должна находиться из условия отсутствия возможности повышения в зоне контакта каждого инструмента допустимого давления т.е.

Р nR gjP) (cos28 -cos2F; ). (38) Предлагаемый способ автоматического управления силовыми и скоростными характеристиками в процессе обработки сферических поверхностей требует некоторых предварительных расчетов, поэтому он более эффективен при ис- 2р пользовании ЭВМ непосредственно в станке. В этом случае нетрудно реализовать адаптивную систему управления скоростью вращения инструментов, а при необходимости и прижимным уси- 25 лием от ЭВМ, тогда приведенные уравнения являются алгоритмом для программирования. В этом случае выходными сигналами (аргументами) будут электрические сигналы, поступающие в ЭВМ от датчиков крутящих моментов инструментов, а выходными — электрические сигналы на изменение скорости вращения инструментов. ЭВМ в данном случае просчитывает и поддерживает необходимую величину скорости каждого инструмента и тем самым устанавливает требуемую мощность резания из условия наилучшего использования алмаза в алмазоносном слое и равномерного износа 4 каждого инструмента.

Станок для осуществления предлагаемого способа содержит двигатель 3 с шестернями 4 и 5 привода вращения обрабатываемой детали 1, регулируемые двигатели 6-У с приводными шестернями 10-13, связанные с шестернями 1517, связанными жестко в свою очередь с рабочими элементами в виде чашек . 18-21 соответственно, установленны- ми концентрично с воэможностью относительного вращения и разделенными с помощью тел качения .

Периферийный элемент 18 связан . жестко с гайкой 22 устройства для вы5 борки зазоров, включающего вторую гайку 23, установленную соосно первой с противоположным направлением винтовой нарезки, а также охватывающую обе гайки 22 и 23, гайку 24, установленную с возможностью вращения относительно внутренних гаек, установленных с воэможностью осевого движения. Гайка 23 жестко связана с приводной шестерней

14 и подвижным кольцом подшипника 25.

Неподвижное кольцо подшипника 25 установлено в нижнем фланце 26, образующем с втулкой 27 и фланцем 28 корпус, установленный в направляющих станины 29 с возможностью осевого перемещения к центру обрабатываемой сферы до регулируемого упора 30. Приводная шестерня 17 центрального элемента 21 жестко с вя за на с подвижным кольцом подшипника 31. Неподвижное кольцо подшипника 31 установлено во фланце 32, жестко связанном с фланцем 28, который взаимодействует со штоками 33 гидропневмоцилиндров 34, установленных на станине ° На станине станка установлен также гидропневмоцилиндр 35 со штоком 36, который взаимодействует с фланцем 28 в плоскости, совпадающей с осями вращения инструмента и детали.

Привод гидропневмоцилиндров 34, обеспечивающих прижим инструментов к обрабатываемой поверхности, осуществляется от насоса 37 с баком 38 и предохранительным клапаном 39. Привод гидропневмоцилиндра 35, обеспечивающий перераспределение давления (выравнивание его), осуществляется от на насоса 40 с баком 41 и клапаном 42.

Подача СОЖ в зону обработки производится через трубу 43.

Станок работает следующим образом.

Обрабатываемая деталь 1 устанавливается в зажимное приспособление (не показано) и приводится во вращение от двигателя 3 через приводные шес-. терни 4 и 5. Включаются приводные двигатели 6-9 и устанавливаются скорости их вращения, обеспечивающие одинаковую скорость вращения всех элементов инструментов с учетом передаточного отношения приводных шестерен 10, 14, 11, 15, 12, 16, 13-17 °

Затем включается насос 37 и обеспечивается создание прижимного усилия, приложенного вдоль оси вращения инструмента. При таких режимах обработка ведется до тех пор, пока износ элементов инструмента и обрабатываемой поверхности не приведет к перераспределению давления в плоскости, совпадающей с осями вращения инструмента и детали до заданной оптималь15

1414581 (39) залпа

+ (5 -- — — ).

cos2

Р ((Ä+1 )---- R со с 2! (40) з1п

tg-. + ---- ).

2 Ь со s-.

2 ной величины, определяемой, например, наилучшими условиями работы алмаза в алмазоносном слое периферийного элемента 18. Задаваясь, например, да влением P в центре обрабатываемой деIl 5 тали, несколько превышающим (Р), рекомендуемым для конкретного алма зоносного слоя и Р )несколько меньшим г в допустимых пределах, что рекомен- 1ð дуемое jP7 ° по формулам (14), (15)

1п определим скорости 1(и у изнашии-g Ч Ч-4 вания, соответствующие этим давлениям при начальном давлении, определяемом иэ выражения (37) . Затем из 15 уравнения (26) определяем необходимое значение произведения силы P на 1 е величину смещения ее от оси вращения (симметрии) инструментов при заданных 3 и-3 !Р (ь )) (+4

2 йИ„

Затем, выражая t = -- —, записываи Ыц В ем их в виде

= (Р )(V „+K ) R, --"- (ч ) с ы Решение уравнений (40) позволяет определить количество оборотов N периферийного элемента 18, при котором давления в центре сферы и в точке 1m равны установленным допустимым 4р в результате износа в этих точках.

Таким образом, программируя время определяемое из уравнения (40) с помощью реле времени, реализуется автоматическое выключение насоса 42, создающего необходимый момент силы Р с помощью гидроцилиндра 35 и штока

36, воздействующего на фланец 28 корпуса. Определив количество оборотов

Иц инструмента иэ уравнений (40), можно реализовать включение насоса

42 с помощью датчика, отсчитывающего количество оборотов инструмента.

При таких силовых режимах происходит обработка до тех пор, пока на

Г одном иэ элементов, например на периферийном, крутящий момент станет меньше, чем определяемый по формуле (34) с учетом соотношений (35). — (38) . скоростях вращения детали Я и инструмента в . Время t достижения давлеи

6 ния P например, превышающего установленное (Р ), определяется из уравнения (14) с учетом того, что (" = (Р") (к +к )Я R 814

u u ч С

2 йИ

Выража я tö = — -", получим формулу, определяющую количество Оборотов инструмента N после которого давлеit ние P в центре обрабатываемой сферы станет больше требуемых (установленных) давлений fP ) и(Р ). Для этого при заданных скоростях G3 и Я опи ределяют скорости изнашивания в этих точках по .формула м

В э т ом случа е да ет ся к ома нда на увеличение скоростей элементов инструмента в соответствии с формулой (36) и начинается второй этап обработки (фиг. 7, 8) . Вместе с увеличением скорости элементов увеличивается и давление, соответствующее максимально возможному. При жестком программировании также иэ приведенных формул определяется время достижения сниже- ния сил трения в зоне периферийного элемента, например 17, обусловленного износом, и с помощью реле времейи дается команда двигателем 6-9 на увеличение скоростей их вращения. В слу» чае адаптивного управления на каждом двигателе или приводной шестерне 1417 устанавливается датчик .крутящего момента и сигналом на включение соответствующих двигателей служит предельное значение крутящих моментов ° В качестве такого датчика может быть использовано два токовых реле на валу каждого электродвигателя, ограничива1З 14 145 ющие минимальный и максимальный потребляемый ток, пропорциональный крутящему моменту на инструментах.

По достижении 2/3 времени всего . цикла Т обработки, устанавливаемого на практике с учетом конкретных условий обработки, давление в цилиндрах

34 уменьшают, увеличивая скорости эле-10 ментов, с учетом сохранения постоянства мощности сил резания в зонах контакта каждого элемента в соответствии с формулами (34), (35), (36), а также ,(37), (38) . Эти значения скоростей 15 оставляют до полного снятия нагрузки. По достижении времени Т дается команда на отключение приводных двигателей 6-9 и отвод инструмента от заготовки. После чего эаменяетя об- . 20 рабатываемая деталь и цикл повторяется.

81

18

Формула изобретения

Способ обработки сферических доверхностей, при котором деталь вращают, а инструмент в виде отдельных ра» бочих элементов располагают под углом к оси вращения детали, сообщают элементам вращение вокруг своей оси и в процессе обработки изменяют скорость вращения элементов и давление ихнадеталь,отличающийся тем, что, с целью повьппения качества и производительности обработки, рабочие элементы берут в виде чаш со сферическими торцовыми поверхностями, располагают их концентрично по от ноше нию друг к другу, а вращение элементов вокруг своей оси осуществляют в направлении, противоположном вращению детали, при этом регулирование скоростей вращения упомянутых чашек осуществляют автономно.

1414581

1У

Фиг. Л

1414581

1414581

Ъ с а авиа.б

Фиг.7

1414581

О

Яаа 1О

14! 4581

Составитель А. Козлова

Т ехред А. Кравчук

Корректор А.Тяско

Редактор С. Патрушева

Заказ 3820/13 Тираж 678

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Псдписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4