Способ камерной обработки свободным абразивом

 

Использование: при финишной обработке деталей типа тел вращения сложной формы, например чашек-резонаторов. Сущность изобретения: детали устанавливают на оправках и погружают в камеру со свободным абразивом с возможностью самоустановки и обрабатывают поверхности. Затем детали и абразиву сообщают относительное вращательное движение и относительное возвратно-поступательное перемещение со скоростью v, равной 0,1- 0,5 м/с. Длину оправки, на которой закрепляют деталь, выбирают /to формуле: 0,8-0,9 1мин/Рмакс/г2/Де Е - модуль упругости материала оправки, мин - минимальный момент инерции сечения оправки, Рмакс - максимально допустимая осевая сила , fi - коэффициент, учитывающий способ закрепления оправки на шпинделе. 5 ил.

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК (51)5 В 24 В 31/06

ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР}

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АаТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВЧ (21) 4890615/08 (22) 18,10.90 (46) 30.03,93. Бюл, № 12 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.Н,Мартынов, Е.З,Зверовщиков, В,З.Зверовщиков, А.E.Çâåðîâùèêîâ, Н.С.Ильин и Г.Ф.Сретенский (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 948637. кл. В 24 В 31/104, 1980, Авторское свидетельство СССР

¹ 1454662, кл. В 24 В 31/06, 1986. (54) СПОСОБ КАМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ

СВОБОДНЫМ АБРАЗИВОМ (57) Использование: при финишной обработке деталей типа тел вращения сложной формы, например чашек-резонаторов, СущИзобретение относится к финишной обработке и может быть использовано при шлифовании и полировании деталей, преимущественно тел вращения со сложной формой наружной поверхности, например чашек-резонаторов, в машиностроении и приборостроении.

Цель изобретения — повышение качества и производительности обработки.

На фиг,1 приведено устройство для реализации предлагаемого способа (разрез АА на фиг,2); на фиг.2 — вид сверху на устройство (разрез В-В на фиг,1); на фиг.3— продольный разрез по головке ротора и камере со шлифовальным материалом (разрез

Б-Б на фиг.2); на фиг.4 — поперечный разрез по головке ротора (разрез Г-Г на фиг.3); на фиг,5 — схема действия сил при обработке.

Способ обработки реализуется следующим образом. Детали 1 (фиг.1 и 3), подлежа. Ж, 1805012 Аil ность изобретения; детали устанавливают на оправках и погружают в камеру со свободным абразивом с возможностью самоустановки и обрабатывают поверхности.

Затем детали и абразиву сообщают относительное вращательное движение и относительное возвратно-поступательное перемещение со скоростью v, равной 0,10,5 м/с. Длину оправки, на которой закрепляют деталь, выби ают г10 фоp óëe, =0,8-0,9 i E i«,« Е„„, у де E — модуль упругости материала опраьки, }мин — минимальный момент инерции сечения оправки.

Е к — максимально допустимая осевая сила, p — коэффициент, учитыва1ощий способ закрепления оправки на шпинделе. "., ил. щие обработке, устанавливают на оправки 2 и фиксируют на них при помощи уплотнительных колец 3, ОправKè 2 Rыпîilíÿþ1 сменными с различными посадочными местами для установки деталей, Оправки жестко закрепляют на шпинделях 4 накидными гайками 5. После установки деталей (типа чашек) поворачивают ротор 6 и переводят оправки с деталями из загрузочной позиции в позици|о обработки. Сообща.от деталлм вращение вокруг собственной оси от привода устройства. При этом происходит окончательный прижим деталей к установочным элементам otlpRBOK за счет создания вакуума в полости, образованной деталью с уплотнительным кольцом 3 оправки 2. Вакуум создается за счет создания разреженил крыльчаткой, выполненной в виде диска с радиальными каналами и установленной на каждом шпинделе. При этом радиальные «,-,—

1805012 налы крыльчатки соединяются с полостью, образованной стенками детали 1 и уплотнительным кольцом 3 посредством осевых каналов в оправке 2 и шпинделе 4, С выдержкой 1...2 секунды сообщают камере

7 со шлифовальным материалом 8 возвратно-поступательное движение вдоль оси вращения деталей. Происходит погружение деталей в шлифовальный материал и перемещение обрабатываемых поверхностей деталей с высокой скоростью относительно шлифовального материала. По окончании обработки деталей на первой позиции (черновое шлифование), по команде от реле времени автоматически происходит перевод камеры 7 в нижнее положение и производится поворот ротора 6 относительно станины 9, при этом детали переводятся на следующую г озицию обработки,.где камеры

7 заполнены шлифовальным материалом меньшей зернистости (чистовое шлифование). Цикл обработки повторяется аналогично описанному выше. По окончании цикла обработки детали поворотом ротора 6 передаются на следующую рабочую позицию, Количество переходов зависит от состояния исходной поверхности и требований к качеству обработки. Время обработки на всех рабочих позициях назначают одинаковым.

При переходе с последней позиции обработки на позицию загрузки детали сбрасывают с оправок давлением сжатого воздуха, подаваемого через осевой канал в оправке к внутренней полости детали.

Скорость возвратно-поступательного перемещения деталей определена в пределах v = Q,1...0,5 мlс. При скорости ч меньшей 0,1 м/с величина контактного давления оказывается недостаточной для самоустановки деталей и эффективной обработки.

Частично сохраняются неровности исходной поверхности на фасонном профиле деталей, а также остаются необработанные участки профиля вследствие биения обрабатываемой поверхности относительно оси оправки, При скорости v свыше величины

0,5 м/с происходит резкое снижение качества поверхности, что обусловлено возрастанием контактного давления свыше допустимой величины и глубоким внедрением абразивных частиц в поверхность металла. Для латунных деталей допустимое контактное давление шлифовального материала составляет 0,05 МПа, для стальных 0,2

МПа, а для закаленных деталей 0.5 МПа.

При превышении допустимой скорости v возрастает также тепловыделение и возможно появление прижогов поверхности, Кроме того при дальнейшем росте скорости

v может произойти необратимая деформа1

55 ция оправок, что сделает невозможным процесс обработки.

Длину! оправки, необходимую для самоустановки деталей, определяют расчетом, исходя иэ потери устойчивости оправки при погружении в камеру со шлифовальным материалом. Принимая длину оправки равной 0,8„,0,9 от длины, при которой начинается ее необратимая деформация, сохраняют гибкость оправки, податливость в радиальном направлении. При этом достигается самоустановка деталей по обрабатываемой поверхности и га рантируется достаточная для погружения в абразив жесткость оправки. Рекомендованный диапазон подтвержден опытным путем.

Способ осуществляется посредством устройства (фиг,1 и 3), содержащего оправки

2, на которые устанавливают обрабатываемые детали 1 с фиксацией уплотнительными кольцами 3. Оправки закрепляют на шпинделях 4 при помощи накидных гаек 5. Ротор

6 устройства, состоящий из крестовины 10 и основания 11, установлен на станине 9. На основании 11 закреплен диск 12 мальтийского механизма, который кинематически связан посредством поводка 13 с приводом поворота крестовины 14, установленном на станине 9 при помощи угольника 15. Шпиндели 4 смонтированы в опорах головок 16 крестовины 10. На шпинделях 4 жестко установлены зубчатые колеса 17, находящиеся в зацеплении с центральным зубчатым колесом 18, свободно установленным при приводном валу 19 с воэможностью неподвижного соединения или с приводным валом 19 или корпусом головки 16 посредством электромагнитных муфт 20 и 21, размещенных в корпусе головки 16. На приводных валах 19 установлены шкивы 22, которые соединены ремнем 23 со шкивом 24, смонтированном на центральном валу 25, Центральный вал

25 соединен муфтой 26 с валом приводного двигателя 27.

На диске мальтийского механизма закреплены кулачки 28 и 29, Кулачок 28 предназначен для управления через конечные выключатели электромагнитными муфтами

20 и 21 (конечные выключатели на чертеже не показаны} а кулачок 29 управляет четы рыщя электропневмоклапанами (в устройстве предусмотрены три рабочих позиции и одна загрузочная), установленными на крестовине 10 (на чертежах не показаны).

Камеры 7 устройства со шлифовальным материалом 8 установлены с возможностью вращения на штоках 30 поршневых цилиндров 31. На цилиндрах 31 и станине 9 закреплены угольники 32, на которых размещены конечные выключатели 33,34 и 35. предназ1805012 наченные для регулирования положения камеры 7 по высоте, Управление конечными выключателями производится кулачками

36, установленными на штоках 30.

Для подвода электрической энергии и сжатого воздуха к электромагнитным муфтам 20 и 21 и электропневмоклапанам, установленным на крестовине 10 (фиг.3), предусмотрены вращающееся контактное устройство 37 и вращающаяся пневматическая муфта 38, выполненные в виде автономного блока и установленные одним концом на угольнике 39, закрепленном на крестовине 10 (поворотная часть), а другим концом на станине 9 при помощи фланца 40 (неподвижная часть).

На поводке 13 мальтийского механизма установлен кулачок 41, управляющий положением конечного выключателя 42, установленного на кронштейне 43 станины 9.

Шпиндели 4 снабжены крыльчатками, выполненными в виде дисков 44 с радиальными каналами, которые соединены посредством осевых-каналов в шпинделях 4 и оправках 2 с внутренней полостью обрабатываемых деталей 1 типа "чашка", Диски 44 расположены в кольцевой камере 45 головки 16 крестовины 10. Кольцевая камера 45 посредством электропневмоклапана (при обесточенном положении) соединяется с атмосферой, а при включенном электропневмоклапане с магистралью сжатого воздуха.

Станина 9 устанавливается на виброизолирующих опорах 46. На станине размещены поворотные кожухи 47, установленные на петлях 48. Кожух 47 обеспечивает свободный доступ к рабочим позициям устройства. На станине также закреплен лоток

49, предназначенный для транспортирования обработанных деталей в тару 50. Исходные заготовки размещены в таре 51.

Оператор устройства занимает рабочее место 52.

Способ обработки в предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом. Обрабатываемые детали (заготовки) 1 из тары 51 устанавливаются оператором на оправки 2. Включается привод 14 и детали на оправках переводятся с загрузочной позиции на первую позицию обработки. Включается двигатель 27. от вала которого вращение через муфту 26, центральный вал

25, шкив 24 и ремни 23 передается одновременно всем шкивам 22, установленным на приводных валах 19. Детали 1 на оправках

2 могут получить вращение только при включенных электромагнитных муфтах 20 и обесточенной муфте 21, Управление включением муфт производится при помощи четырех конечных выключателей, расположенных равномерно по окружности вокруг кулачка 28 и закрепленных на станине 9.

Вращение оправок прекращается только в

5 момент нахождения их на загрузочной позиции. При этом обесточивается электромагнитная муфта 20 и включается электромагнитная муфта 21, выполняющая роль тормозов. Управление обеими муфтами 20 и 21

10 производится от одного конечного выключателя. Муфта 21 управляется нормальноразомкнутой группой контактов, а муфта 20 нормально-закнутой группой контактов выключателяя.

15 При включенной муфте 20 центральное колесо 18 жестко соединяется с приводным валом 19, приводимым во вращение шкивом

22. От центрального зубчатого колеса 18 вращение передается зубчатым колесом 17, 20 жестко закрепленным на шпинделях 4. Таким образом, детали 1 на оправках 2 получают вращение вокруг собственной оси. При повороте ротора б поводком 13 мальтииского механизма кулачок 41, установленный на

25 поводке 13. в конце фиксации поворота ротора б в позиции обработки нажимает конечный выключатель 42. который замыкает электрическую цепь и запитывает конечные выключатели 33,34 и 35, управляющие по30 ложением камеры 7, и включает реле времени, настроенное на длительность цикла обработки. Камера 7 от поршневого привода получает движение и перемещается в крайнее верхнее поло>кение. определяемое

35 конечным выключателем 33. При срабатывании конечного выключателя 33 происходит реверсирование движения камеры 7 и она перемещается вниз до срабатывания конечного выключателя 34. Снова происходит ре40 версирование движения и камера 7 перемещается в верхнее положение. ВозВрВТНо-ïîñTóïàTeëüíoå движение камеры 7 происходит до момента поступления команды от реле времени, настроенного на дли45 тельность цикла обработки. По окончании цикла реле времени обеспечивает конечные выключатели 34 и 35. Поэтому камера 7 движется вниз и останавливается всегда в крайнем положении, обеспечивая возможность

50 свободного поворота ротора б на следующую позицию обработки.

Регулирование скорости возвратно-поступательного перемещения камеры 7 со шлифовальным материалом 8 осущес1вля55 ется путем дросселирования на входе и выходе рабочей среды из цилиндра поршневого привода.

При вращении деталей в камере, совершающей возвратно-поступательное движение, силы трения-резания деталей 1 о

1805012 сти цикла обработки. шлифовальный материал 8 приводят к медленному вращения камеры вокруг собственной оси (вокруг штока 30). При этом будет осуществляться обновление шлифовального материала в зоне обработки. Для равномерной обработки всей наружной поверхности необходимо создать одинаковое контактное давление по периметру детали. Это достигается применением при обработке оправок пониженной жесткости в радиальном направлении, Предварительная фиксация деталей на оправках осуществляется уплотнительными кольцами 3. При сообщении оправкам вращения вокруг собственной оси диск 44, установленный на конце шпинделя 4, через центральные осевые каналы в шпинделе 4 и оправке 2 создают разрежение во внутренней полости деталей 1 типа "чашки" и достигается надежное закрепление деталей на оправках. Для передачи вращающего момента от оправки к детаЛи следует предусматривать выступы на оправке 2 и впадины на внутренней поверхности деталей 1.

Обработка на всех позициях производится при одинаковых режимах, кроме независимого регулирования скорости перемещения камер 7 со шлифовальным материалом на каждой позиЦии. Регулирование скорости возвратно-поступательного перемещения производится бесступенчато в зависимости от характеристики шлифовального материала и частоты вращения детали вокруг собственной оси, При повороте с последней операции обработки на загрузочную позицию осуществляется сброс деталей в лоток 49, по которому обрабатываемые детали перемещаются в тару 50. Сброс деталей с установочных поверхностей оправок осуществляется следующим образом, Вокруг кулачка 29, установленного на основании 11 ротора 6 расположены четыре конечных выключателя, каждый из которых управляет электропневмоклапаном, установленном на крестовине 10, При повороте ротора в загрузочную позицию кулачок 29 через конечный выключатель замыкает электрическую цепь электропневмоклапана, который срабатывает и обеспечивает подачу сжатого воздуха из магистрали в кольцевую полость 45 головки ,.10 крестовины 16. Сжатый воздух по радиальным каналам диска 44 и осевым каналам шпинделя 4 и оправок 2 поступает во внутреннюю полость обрабатываемых деталей 1 и сбрасывает их с оправок. Детали, сброшенные давлением воздуха с оправок. попадают на лоток 49 и скатываются в тару 50.

Для обслуживания рабочих позиций (смене оправок 2 и шлифовального матери5

50 ала 8 в камерах 7) на станине 9 предусмотрены поворотные кожухи 47, которые установлены на петлях 48, закрепленных на станине 9. В закрытом положении кожухи фиксируются неподвижно относительно станины.

Пример.

Обработке подвергались чашки-резонаторы изделия "валдайские колокольчики" с фасонной наружной поверхностью, полученные литьем под давлением из латуни

ЛС-59.

В качестве обрабатывающей среды использовалось шлифзерно электрокорунда белого зернистостью М 80 на первой рабочей позиции (I переход), hh 40 на второй позиции (11 переход), а на третьей позиции (И! переход) применялся неабразивный наполнитель с окисью хрома или пастой

ГОИ.

Технологические режимы обработки: частота вращения деталей вокруг собственной оси 1100мин;. скорость возвратно-поступательного двйжения шлифовального материала с камерой v = 0,1 м/с и ч = 0,5 м/с суммарная длительность цикла обработки одновременно трех деталей на трех переходах — 1 мин.

Учитывая, что разностенность литых заготовок достигала 1...1,5 мм, оправки для установки и закрепления были выполнены с жесткостью С = 0,06 мм/Н в радиальном направлении. Длина оправки 1, необходимая для самоустановки, составила 300 мм, Материал оправок сталь 40Х, НВСЗ = 40...45.

Исходная шероховатость поверхности составляла R = 2,5...1,5 мкм, а после обработки со скоростью v =- 0,1 м/с стабильно обеспечивалась шероховатостью поверхности R> = 0,15..0,1 мкм. При скорости v =

=0,5 м/с достигается шероховатость R> =

=0,16 — 0;12 мкм.

Равномерная обработка и стабильная шероховатость по обрабатываемому профилю свидетельствуют о высокой эффективности способа. Штучное время обработки одной детали составляет 15...20 с, Аналогичная обработка "колокольчиков" по способу, описанному в прототипе, позволяет снизить шероховатость лишь до

0,4 мкм, причем вследствие проявления биения не удается достигнуть стабильной шероховатости и равномерной обработки по профилю деталей независимо от длительноФормула изобретения

Способ камерной обработки свободным абразивом деталей типа чашек-резонаторов, при котором детали в абразиве устанав10

1805012

90 ливают на оправках и сообщают относительное вращательное движение абразиву и деталям, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки, детали в абразиве рас- 5 полагают с возможностью самоустановки по обрабатываемой поверхности и сообщают относительное возвратно-поступательное перемещение со скоростью ч, равной

0,1...0,5 м/с, причем длину! оправки выби- 10 рают по формуле

1 = (0,8...0,9)

0макс Р где Š— модуль упругости материала оправки; ! мин — минимальный момент инерции сечения оправки:

Емакс — максимально допустимая осевая сила;

p — коэффициент, учитывающий способ закрепления оправки на шпинделе, В- В

1805012

1805012

Состевителв В. Зверовщиков фи2. 5

Техред М.Моргентал Корректор С. Пекарь

Редактор

Заказ 920 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101