Способ обработки шариков

 

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5м В 24 В 11/02 ин

l О ни

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839688/08 (22) 14.06.90 (46) 15.01.93. Бюл. № 2 (71) Белорусский политехнический институт (72) К.Г,Щетникович и Б,Б;Стальмошенок (56) Заявка Японии ¹ 53-10713, кл.,В 24 B 11/06, 1978.

Плоткина В.Ф. Производство подшипников качения.в Японии, — M.: НИИНавтопром, 1967, с.43, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ШАРИКОВ (57) Использование: в области абразивной обработки сферических поверхностей при

Изобретение относится к области абразивной обработки сферических поверхностей и может быть использовано при изготовлении шариков из твердых и хрупких материалов.

Известен способ обработки шариков между двумя эксцентрично расположенными вращающимися дисками с плоскимй рабочими поверхностями. Недостатком способа является низкая точность обработки вследствие двухточечного контакта ша- риков с инструментом.

Наиболее близким техническим решением является способ обработки шариков, которые размещают в концентрических кольцевых канавках нижнего приводного диска и прижимают верхним плоским приводным диском. ось вращения которого смещена относительно оси нижнего диска. Недостатком способа является невысокая точность обработки и наличие поверхностных дефектов на шариках вследствие их контакта друг с другом в рабочей зоне.

„„Ы2„„1787747 Al изготовлении шариков из твердых и хрупких материалов. Сущность: шарики обрабатывают между двумя приводными дисками со смещенными. осями вращения. Верхний диск — плоский, а нижний имеет кольцевые канавки одинакового среднего диаметра О, цейтры которых лежат на одной окружности диска. В каждой канавке размещают по одному шарику. Оба диска вращают в одном направлении, при этом соотношение угло- : вых скоростей выбирают в зависимости от величины смещения осей дисков и расположения кольцевых кайавок, 3 ил, Целью изобретения является повышение качества и точности обработки, Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки шариков, при котором верхний и нижний диски устанавливают с эксцентриситетом, сообщают им вращение, э шарики размещают в кольцевых канавках нижнего диска и прижхимаютхверхним пло ским диском, нижний диск берут с кольцев ыми канавкам и одинакового среднег о 1 диаметра, центры которых лежат на одной окружности диска . в каждой канавке разме-. ф щают по шарику, при этом вращение дисков осуществляют в одном направлении, а соотно Юени в их угловых скорости и выбирают из условия: 0 « —:2, гдесо„и ж — угловые а (Дн. й4 скорости вращения нижнего и верхнего дисков соответственно, Заявленный диапазон соотношений угловых:скоростей вращения нижнего и верхнего дисков обеспечивает перемещение шарика по всей длине кольцевой канавки за . каждый оборот нижнего диска. Перемеще1787747 ние шарика сопровождается его качением вдоль кольцевой канавки и вращением в плоскости, перпендикулярной касательной к окружности среднего диаметра канавки и проходящей через центр шарика. Такая кине- 5 матика шариков в рабочей зоне обеспечивает равномерное нанесение следов обработки на сферическую поверхность изделий.

На фиг.1 изображена схема реализации предло>кенного способа обработки. шари- 10 ков, продольный разрез; на фиг.2 — вид рабочей поверхности нижнего диска (положение верхнего диска показано пунктиром); на фиг,3 — положения шарика в кольцевой канавке, 15

Ф

Предлагаемый способ обработки шариков включает вращение обрабатываемого шарика 1 нижним приводным диском 2 и верхним плоским приводным диском 3, расстояние между осями вращения которых Он 20 и 0> равно е. На нижнем диске 2 выполнены кольцевые канавки 4 средним диаметром D, центры которых расположены на окружности радиусом R, В каждой канавке 4 размещают по одному шарику 1:,- = . 25

Диски 2 и 3 вращают с угловыми скоростями вн и ob, при.этом их отношение зависит от величин е, R, D. Вследствие различия скоростей Йн и V> точек контакта шарика 1 соответственно с нижним 2 и 30 верхним 3 дисками он перемещается по кольцевой канавке 4, Шарик сделает полный оборот в кольцевой канавке за один оборот нижнего диска, если его центр будет перемешаться вдоль 35 канавки средним диаметром D co скоростью VUj = 0,5 вн D. Скорость перемещения .точки контакта с шариком верхнего диска относительно нижнего диска Vîòí = 1Йв — Йн! должна быть не менее 2V< =- вн D (т.к, 40 центр шарика перемещается не менее чем в два раза медленнее Чо ). Перемещение шарика по всей длине кольцевой канавки возможно, если вектор Чотн постоянно изменяет свое положение относительно век- 45 тора Чн, Для этого необходимо, чтобы диски вращались в одном направлении и на максимальном удалении кольцевой канавки от центра верхнего диска (R + е) его линейная скорость превышала линейную скорость 50 нижнего диска, а на мийимальном удалении (R — е) была бы ниже скорости нижнегодиска (вектор Чотн в этом случае делает полный оборот вокруг конца вектора VH за один оборот нижнего диска), указанные выше ус- 55 ловия можно записать B виде неравенств; в,(й+ е) "- вн R:- ir> (0; и R — в ("(R — е) > п>„(ГЗ, а следовательно, вн R+e в R+D вн R — е

) . в R — D

Диапазон возможных соотношений угловых скоростей нижнего и верхнего дисков может быть определен выражением:

R — е вн R+e

R — D Ne R+D

Если соотношение вн/в не попадает в указанный диапазон, то шарик перемещается не по всей длине канавки, а по некоторому ее участку. Канавка изнашивается неравномерно по длине, что приводит к снижени1о точности обработки.

Численные значения границ диапазона соотношения вн/вв определяются исходя из следующих рассуждений, Максимальная величина расстояния между осями дисков е не может быть больше радиуса R окружности, на которой расположены центры кольцевых канавок. Минимальная величина среднего диаметра D кольцевой канавки может быть равна нулю (кольцевая канавка превращается в лунку). Подставляя предельные. значения е и D в приведенное выше соотношение угловых скоростей нижнего и верхнего дисков получим:

0(в" <2

0Ъ

Положение шарика в кольцевой канавке определяется направлением и величиной отйосительной скорости перемещения точек контакта дисков с шариком. Шарик будет находиться в канавке в той точке, в которой проекция вектора

Ч на направление вектора V равна 2V> (фиг.3). Величина угла у между векторами V< и

Ч,тн определяется из выражения;

2Ч в. О

cosy= — ——

Чотн Чотн

Этот же угол у составляет радиус канавки, проведенный в центр шарика Ош с прямой, перпендикулярной вектору Чотн и проходящей через центр канавки Ок, Таким образом, при вращении нижнего и верхнего дисков в указанном диапазоне угловых скоростей, шарик перемещается по кольцевой канавке; совершая один оборот вокруг ее центра за каждый оборот нижнего диска. Так как вектор относительной скорости направлен под углом к вектору скорости центра шарика, то последний в рабочей зоне совершает многоосное вращение, что обеспечивает высокую точность обработки.

Примеры осуществления способа.

Проводилось тонкое шлифование шариков диаметром 5,5 мм, изготовленных из стекла марки К8. Исходная разноразмерность шариков 0,1 мм, отклонение от сфери1787747 ческой формы 0,06 мм, Комплект инструмента состоял из двух дисков, изготовленных из латуни ЛС 59-1. На нижнем диске нарезались кольцевые канавки диаметром

0 = 15 мм на расстоянии Я = 45 мм от центра 5 диска. Расстояние между осями вращения дисков е = 25 мм. Обработка велась в три перехода со снижением зернистости абразивного порошка злектрокорунда белого от

М 28 до M 10. Время обработки на каждом 10 переходе — 40 минут; Диапазон возможных соотношений угловых скоростей нижнего и верхнего дисков для данных значений е, R, D — 0,7-1,1.

Пример 1. Угловая скорость воашения 15 нижнего диска устайовлена равной 6,6 с верхнего диска — 9,4.с (ж„lв, = 0,7),.Разноразмерность шариков в партии составила .

4;3 мкм, отклонение от сферической формы — 1,9 мкм. 20

Пример 2. Угловая скорость вращения нижнего диска равна 6,6 с "-, верхнего диска — 6,9 с (wi/me = 0,95), Разноразмерность шариков составила 2,5 мкм, отклонение от сферической формы — 1,1 мкм, 25

Пример 3. Угловая скорость вращения нижнего диска — 6,6 с ", верхнего — 6,0 с (йЪ/йЪ = 1,1). Разноразмерность шариков составила 3,2 мкм, отклонение от сферической формы 1,4 мкм, 30 .Таким образом, наилучшие точностные параметры шариков достигаются при соот35 ношении угловых скоростей нижнего и верхнего дисков близком к единице.

Для сравнения предлагаемого способа обработки шариков с прототипом приводим результаты тонкого шлифования шариков диаметром 5,0 мм, изготовленных из стекла марки К8. Комйлект инструмента состоял из двух латунных дисков: верхнего — плоского и нижнего — с концентрическими кольцевыми канавками, абразивный материал — злектрокорунд белый М 10, Наилучшие точностные параметры шариков, достигнутые известным способом, составили: разноразмерность 4,5 мкм, отклонение от сферической формы — 2;0 мкм, Формула изобретения

Способ обработки шариков, при котором верхний и нижний диски устанавливают с зксцентриситетом, сообщают им вращение, а шарики размещают в кольцевых канавках нижнего диска и ггрижимают верхним плоским диском, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества и точности обработки, нижний диск берут с кольцевыми канавками одинакового среднего диаметра, центры которых лежат на одной окру>кности.диска, в каждой канавке размещают по шарику, при этом вращение дисков осуществляют в одном направлении, а соотношение их угловых скоростей выбиа> рают из условия 0 «; — 2, где в ийъ аъ — угловые скоростй вращения соответственно нижнего и верхнего дисков.

1787747 ОГ. 2

Составитель К,Щетникович

Техред М. Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор

Производственйо-издательский комбинат "-Патент", г, Ужгород. уп, Гагапн ю > П1

Заказ 36 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР

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