Способ шлифования шариков

 

Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использовано при изготовлении миниатюрных сферических линз и паяных сфер из стекла и других материалов. Цель изобретения повышение точности и производительности обработки шариков путем повышения степени беспорядочности движения шариков и удлинения пути их перемещения во время обработки. Способ шлифования шариков включает обработку их между нижней неподвижной планшайбой 2 и верхним прижимным диском 1, которому сообщают кругообразные движения вокруг центра 6, перемещающегося по замкнутой кривой 7 с постоянной или переменной скоростью. Приведены варианты с еще более сложной траекторией перемещения шариков по планшайбе во время шлифования. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении миниатюрных сферических линз из стекла и других материалов. Целью изобретения является повышение точности и производительности обработки шариков путем повышения степени беспорядочности движения шариков. На фиг.1 изображен путь движения верхнего диска по неподвижной планшайбе; на фиг.2 диск с конусными отверстиями для шариков и планшайба; на фиг.3 вариант сложного перемещения диска по планшайбе; на фиг.4 траектория движения шарика. Способ осуществляется следующим образом. Предварительно обработанные шарики устанавливают между верхним диском 1 и нижней планшайбой 2 в конусные отверстия 3 диска 1. Диск 1 и планшайба 2 являются инструментами. При неподвижной планшайбе 2 и при наличии шлифующей суспензии вокруг шариков 4 диск 1 приводят в кругообразные движения по закону перемещения прямой линии 5 вокруг центра 6 без изменения ее направления. При этом центр 6 непрерывно перемещают по замкнутой кривой 7 с постоянной или переменной скоростью. При таком движении диска 1 каждый шарик 4, расположенный в своей ячейке конусном отверстии 3, описывает по планшайбе 2 совершенно одинаковые параллельные друг другу траектории 8 (показана только траектория шарика, расположенного в центре диска 1) и, таким образом, все шарики 4 обрабатываются одинаково по одному режиму. Центр 6 можно перемещать по окружности (см. фиг.1), эллипсу (см. фиг.3) или любой другой замкнутой кривой, и чем сложнее форма кривой, тем выше степень беспорядочности движения шариков 4 в конусных отверстиях, а следовательно, выше точность обработки. Для повышения равномерности износа планшайбы 2 наименьшее расстояние 9 от ее центра 10 до указанной замкнутой кривой 7 выбирают большим диаметром диска 1, а для получения большей степени беспорядочности перемещения шариков изменяют направление этого наименьшего расстояния 9 (см. фиг.3) относительно центра 10 планшайбы 2. Диск 1 (см. фиг.1), совершая кругообразные движения с постоянной скоростью вокруг центра 6 при равномерном перемещении этого центра 6 по окружности (замкнутой кривой 7), заставляет перемещаться шарики по траектории 8 переменной кривизны. И шарики 4 в этом случае вращаются вокруг горизонтальной оси с переменной скоростью за счет разного пути за одно и то же время (при движении слева направо с большей скоростью, см. путь шарика с внешней стороны от кривой 7, а при движении справа налево с меньшей скоростью, см. путь шарика внутри кривой 7). За счет переменной крутизны траектории 8 шарики 4 и вокруг вертикальной оси перемещаются также с переменной скоростью, так как изменяется отношение радиусов R₁ и R₂ кривизны траектории 8 по точкам 11 и 12 (см. фиг.4) касания шариков 4 о стенки конусных отверстий. В результате сложения двух переменных скоростей в двух направлениях, в которых обе эти скорости постоянны, позволяет значительно повысить степень беспорядочности вращения шариков и тем самым повысить точность шлифования их по форме полной сферы. При перемещении центра 6 с постоянной скоростью по окружности (см. фиг. 1) происходит повторение одинаковых участков траектории 8. Чтобы сбить повторяемость участков, и тем самым еще больше повысить степень беспорядочности движения шариков, целесообразно центр 6 перемещать по окружности с переменной скоростью или перемещать центр 6 по эллиптической или более сложной кривой 7 (см. фиг.3). Изменение направления наименьшего расстояния 9 относительно центра 10 планшайбы приводит к еще большей хаотичности вращения шариков 4 в своих ячейках. За счет такой кинематики движения диска 1 за один кругообразный оборот шарики проходят больший путь, что ведет к повышению производительности обработки шариков. Кроме того, производительность повышается и за счет более равномерного износа планшайбы 2 и диска 1 в результате перемещения шариков 4 по различным участкам планшайбы 2 в результате непрерывной смены направления усилий шариков 4 на стенки конусных отверстий 3. Пример практической реализации способа. Для проверки эффективности действия предложенного способа в шлифовальник, состоящий из набора верхних латунных дисков диаметром 40 мм с 90 конусными отверстиями в каждом и неподвижной резиновой шайбы диаметром 180 мм, были уложены заготовки стеклянных шариков диаметром 1,56 мм. Требовалось в конечном итоге получить шлифованные шарики диаметром 0,63 мм. Шлифование производилось вначале микрошлифпорошком М14-П (ГОСТ 3647-80), а затем мелким микрошлифпорошком М10-П. По сравнению с известным способом производительность обработки шариков оказалась выше на 15-20% После обработки шариков, часть из них была проверена на эллиптичность с помощью универсального микроскопа УИМ-21 (цена деления 0,001 мм). Результаты измерений приведены в таблице. Учитывая, что прибор УИМ-21 не позволяет измерить форму поверхности шариков с большой оптической точностью была поведена пробная полировка шариков (практически не изменяющая формы поверхности) до диаметра 0,62 мм и форма поверхности была проверена по ГОСТ 2.412-81. В результате было получено предельное отклонение стрелки кривизны поверхности шариков от стрелки пробного стекла N ≅ 0,1 интерференционной полосы (≈ 0,025 мкм) и предельное отклонение формы поверхности Δ N ≅ 0,05 инт. полосы (≈ 0,012 мкм). Для сравнительного анализа шарики того же диаметра были отшлифованы известным способом и отполированы в том же полировальнике. В результате контроля было получено N 0,25 инт. полосы и Δ N 0,1 инт. полосы.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ ШАРИКОВ, при котором их размещают в конических отверстиях диска на планшайбе и сообщают последним относительное перемещение, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности обработки, диску с шариками сообщают сложное движение относительно неподвижной планшайбы, являющееся суммой движений вокруг центра, лежащего на замкнутой кривой второго порядка, отстоящей от центра планшайбы на расстоянии, большем диаметра диска, и центра по упомянутой кривой. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещение центра по замкнутой кривой осуществляют с переменной скоростью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5