Способ комбинированной обработки валов режущим и деформирующим элементами

 

Сущность изобретения: перед обработкой измеряют статический прогиб вала и при обработке деформирующий элемент, например ролик, непрерывно смешают в направлении статического прогиба вала на величину этого прогиба, при этом до точки максимального прогиба вала смещение плавно увеличивают, а затем уменьшают. Смещение ролика осуществляют путем кинематически связанными его радиального перемещения и поворота в плоскости, перпендикулярной линии центров станка вокруг оси, не совпадающей с геометрической осью ролика. При обработке ролик дополнительно непрерывно поворачивают на угол, равный углу между линией центров станка и касательной к изогнутой оси вала. Поворот ролика осуществляют в плоскости параллельной плоскости статического прогиба вала, в направлении совмещения проекций осей ролика и вала на эту плоскость. 4 з.п. ф-лы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5нз В 24 В 39/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4937255/27 (22) 20.05.91 . (46) 15.06.93. Бюл. % 22 (75) Г.Ф.Шатуров и Г.А. Разнорович (56) Чистосердов П.С. Комбинированные инструменты для отделочно-упрочняющей обработки, Минск, изд-во "Беларусь", 1977, с.

54, рис.22. (54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ВАЛОВ РЕЖУЩИМ И ДЕФОРМИРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТАМИ (57) Сущность изобретения; перед обработкой измеряют статический прогиб вала и при обработке деформирующий элемент, например ролик, непрерывно смешают в направлении статического прогиба вала на веИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано на предприятиях бумажной промышленности при точении длинномерных валов из различных материалов.

Целью изобретения является улучшение качества обработанной поверхности и повышение точности при обработке валов, имеющих статический прогиб, направленность которого сохраняется в процессе обработки.

На фиг.1 изображена принципиальная схема обработки по предложенному способу; на фиг.2 — схема нагружения вала и прогиб его оси под действием собственной массы и осевых сил; на фиг.3 — вал с резцом и роликом, вид сбоку на фиг,1, Обработку по предложенному способу осуществляют следующим образом. Ы, 1821343 А1 личину этого прогиба, при этом до точки максимального прогиба вала смещение плавно увеличивают, а затем уменьшают.

Смещение ролика осуществляют путем кинематически связанными его радиального перемещения и поворота в плоскости, перпендикулярной линии центров станка вокруг оси, не совпадающей с геометрической осью ролика. При обработке ролик дополнительно непрерывно поворачивают на угол, равный углу между линией центров станка и касательной к изогнутои оси вала. Поворот ролика осуществляют в плоскости параллельной плоскости статического прогиба вала, в направлении совмещения проекций осей ролика и вала на эту плоскость. 4 з.п. ф-лы. 3 ил, Перед обработкой измеряют статический прогиб вала вдоль его длины и находят сечение, в котором он максимален. Максимальный прогиб вала fmax лежит обычно на половине длине вала (фиг.2). Затем детали (валу) 1 придают вращение со скоростью V, а комбинированному инструменту, состоящему из режущего элемента, например. чашечного резца 2 и деформирующего элемента, например, ролика 3, установленного по отношению к резцу 2 по другую сторону относительно оси 4 детали 1 и в начале обработки на уровне линии центров

5 станка. сообщают подачу S, Резец 2 установлен под углом р и со смещением Н. Резец снимает припуск глубиной т, а деформирующий элемент 3 имеет воэможность автономного регулирования усилия деформирования

РА, Поскольку ось 4 детали и линия центров 5 станка не совпадают (фиг.2), ввиду наличия

1821343 статического прогиба f« детали, то в процессе к тому, что в каждый момент времени ось 6

: обработки ролик 3, т.е, его ось 6, непрерывно ролика 3 все время находится на уровне оси смещают в направлении статического проги- 4 вала 1, что приводит к неизменности усиба вала 1(в плоскости 02)(фиг.3) на величину лия в направлении оси ОУ, этого прогиба f«. То есть, перемещение де- 5. Смещение деформиру«ощего ролика 3 в формирующего (обкатывающего) ролика 3 . направлении статического прогиба детали 1 происходит в плоскости, перпендикулярной можно производить путем его поворота в плоскости подач со скорость«о $Ь (фиг.3). плоскости, перпендикулярной линии центВеличина смещения h ролика 3 равна вели- ров 5 станка (в плоскости чертежа фиг,3) чице статического прогиба f«вала 1. При "О вокруг оси, не совпадающей с геометричеэтом до точки Оз .} максимального прогиба, ской осью 6 деформирующего ролика 3. Ось . равного !П х, см«нще««ие ролика при обработ- поворота может совпадать: с точкой 0 лежакеплавноувеличиваютотнулядо1п}ах(обыч- щей на линии центров станка 5 (фиг,3); с но до х = i/2), а затем смещение плавно точкой 01, лежащей на уровне линии центуменьшают от fmax до нуля. На фиг.3 пред- 15 ров станка; с точкой Oz, лежащей на уровне ставлены положнейия деформирующего ро- . низшей точки Оз оси детали; с точкой Оз, лика 3: С- нтачальйое и конечное положение совпадающей с точкой максимального ïðî: ocu ролика, С - полотжетнивлоси ролика; со-. гиба оси 4 вала; с л«обой другой точкой, ответствующее максимальному прогибу ва- например, 0«. При этом поворот ролика осула; С1 — промежуточное положение. 20 ществляется.на углы а, а«; а2, аз; а«от нуля . Величину смещения h = f«ролика 3 при об- до макси««ального их значения на длине обработке можно определить не только заме-. работки вала, равной х = 05 !, а затем от ром" величины статического прогиба до максимального значения до нуля. При этом обработки, а теоретически по формуле ролику 3 сообщают поперечное (радиальНОЕ) ПЕРЕМЕЩЕНИЕ Со СКОРОСтЫ0 S}io«}, КИНЕqPX Х2 тХЗ1- . МатИЧЕСКИ СВЯЗаН ОЕ С Уп}ОВЫМ ЕГО

О=у . (" 2 Е.+ gj .. т } лоеоротон,нецлинен=ОБ еоднуоторону, а затем в противоположную. Например, при повороте вокруг оси, проходящей через точку 01, имеем.(фиг.3) „дес!= ..: . 30

G. ! т

k« -- смещение оси ролика; ! - длина вала;

G вес вала;

x — расстояние от торца вала до текуще- 35 го положения ролика 3;

E — жесткость вала.

При х = !/2 ймеем fmix

r ща« = — =— о«С ««1 (4) где Р1= 01С, а f«определяется, например, по формуле(1);

R ll — R l олл = . т

5 !У«

fmax =.

384Е!

40 (2) — (е у=то.

$п х где Š—. модуль упоугост««(для стали Е =

=(2,0-2,1).10,кг/см )! где $ подача рол«1ка ! - моментниненРцнии, дг«Я вала =Л (! /64= 45 и — частота вращения вала

0,05.«,.где с! — диаметр. вала;--::::: .- - - f«-текущая величи«1а статического про ВеличинУ смеЩениЯ h Ролика мож««Ь оп- гиба вала

РтеДе«литть по УРавнению йзогтнУтой оси вала, Поскольку деталь в процессе 06ра60тки "«!агоРУжу.е«1ного осевой силой; котоРУю можно сохраняет свой статический прогиб; а ось 6 пРедтст}авить.в виде <«1,"Ó00" 4« .:.: . 50 ролика расположена параллельно оси 5 ли A нии Центров станка и касательная к. оси 4 !, =,„з!и . . . (3) вала составляет некоторый угол /3} с линией центров 5 станка, то ось ролика и ось детали — скрещиваемые прямые, угол )Зме>кду ГДЕ fmR x — МаКСИМаЛЬ««аЯ ВЕЛИЧИНа СтатИЧЕ- 55 КОтОрЫМИ МЕНяЕтСя от МаКСИМаЛЫ1ОГО ЗНа6 ского прогиба;вала, : - чения до «акуля, принимающего в точке максимальйого прогиба детали, Л это значит, Таким 06Ра30«1, плавное пеРемеЩение что в процессе обрабогки меняется пятно контакта деформирующего ролика с дении статического прогиба детали приводит (5) 1821343

61

l8max

24Е(л лх

Pl= fmax - - COS (8) Л

Pmax = fmax -Г- ° (9) талью, что приводит к изменению удельного давления между ними и взаимного углубления. При автоколебаниях вала вдоль оси 02 это приводит к неоднородному качеству обработанной поверхности вдоль оси вала.

Для устранения этого недостатка ось 6 ролика 3 непрерывно плавно поворачивают на угол, равный углу между линией центров станка и изогнутой осью вала, определяемый из соотношения:

1= — 1 — 6 — +4 — ), (6)

ql г х х

24Е! ) г,з) где q = G/l, При этом до точки максимального прогиба детали 1 угол Pi плавно уменьшэ1от от максимального значения Р»> до нуля, а затем увеличивают от нуля до максимального значения. определяемого из соотношейия

Причем поворот ролика 3 осуществляют в плоскости XOZ статического прогиба вала в направлении совмещения его оси 6 и оси вала 4. Угол pl м о ж н о о п рpе д е л и т lь, взят производную от выражения (3). Тогда имеем и /max получим при х = О ъ где,Вшах — максимальная величина угла поворота ролика;

I — длина вала;

fmax — максимальная величина статического прогиба вала.

Пример осуществления способа.

Производится обработка вала диаметром D - 700 мм, длина вала = 8600 мм.

Режим обработки. подача S = 1,0 мм/об; глубина резания t = 0,6 мм; частота вращения вала и = 160 об мин. Вес вала G = 17000

Kl; Еприв = 0,391 ° 10 кг/см . Pg = Py = 100 кг.

Диаметр ролика др — 100 мм. Перед обработкой замеряем статический прогиб вала вдоль длины обработки и максимальный статический прогиб fmax = 3,0 мм. В начале обработки ось ролика устанавливаем нэ уровне линии центров станка. При обработке вала ось ролика смещаем на величину статического прогиба. Для обеспечения постоянной величины контакта ролика с деталью и силы Pg ролик плавно поворачиваем на угол pi. Величина смещения h и lf)j, рассчитанные по зависимостям (1,3) и (6,8), для некоторых значений х приведены в таб5 лице, В результате обработки получаем: шероховатость обработанной поверхности

Ra = 1,0 мм, точность по диаметру на всей длине 0,02 мм. При обработке без ролика

10 имеем Ra - 3,0 мкм, точность — 0,15 мм, (имеем бочкообразность).

Ролик в направлении подачи может быть установлен после резца, до резца или на поверхности резания.

15 Способ обеспечивает уменьшение вибраций вала в направлении оси ОУ, т.е, в радиальном к детали направлении. Этим са.. мымулучшается в 3 раза чистотаобработан- ной поверхности. Благодаря тому, что ролик

20 все время находится на уровне оси детали, имеем его постоянное давление на деталь.

Тем самым обеспечивается постоянная разница радиальных усилий от резца и ролика, что предопределяет получение деталей по25 вышенной точности. Точность обработки повышается в 5-10 раз. Способ прост по осуществленик1 и позволяет применять его при обработке длинномерных изделий.

30 Формула изобретения

1. Способ комбинированной обработки валов режущих и деформирующим элементами, при котором вал закрепляют в цент35 рах станка, резец и деформирующий элемент устанавливают по разные стороны относительно оси вала и сообщают им движение подачи, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества обработанной

40 поверхности и повышения точности при обработке валов, имеющих статический прогиб, направленность которого сохраняется в процессе обработки, предварительно измеряют статический. прогиб вал.а и при об45 работке деформирующий элемент располагают с непрерывным смещением в

-направлении статического прогиба вала на величину этого прогиба; при этом до точки максимального прогиба вала смещения

56 плавно увеличивают, а затем уменьшают, .2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смещенйе деформирующего элемента осуществляют путем его радиального перемещения и поворота в плоскости, пер55 пендикулярной линии центров станка вокруг оси, смещенной от геометрической оси деформирующего элемента, 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке деформирующий элемент дополнительно непрерывно пово1821343 рачивают на угол, равный углу между линией центров станка и изогнутой осью вала, при этом до точки максимального прогиба оси вала угол плавно уменьшают от максимального значения до нуля, а затем увеличивают от нуля до максимального значения, ойределяемого из соотношения

Pmmaaxx=tmmax Г где Pmax — максимальная величина угла по ворота деформйрующего элемента; (— длина вала;

fmax — максимальная величина статического прогиба вала, при этом поворот деформирующего элемента. осуществляют в плоскости, парал5 лельной плоскости статического прогиба вала в направлении совмещения его оси с осью вала.

4. Способ по пп.1 "3, отличающийся тем, что в качестве резца используют чашеч10 ный инструмент.

5, Способ по пп,1-3, отличающийся тем, что в качестве деформирующего эле- мента используют ролик.

1821343

Составитель Н . Кукина

Техред M.Моргентал

Корректор лл. Ткач

Редактор

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

Заказ 2085 Тираж Подписное

ВНИИПИ 1 осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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