Способ одновременной двусторонней обработки торцов конических деталей

 

Использование: при высокоточном шлифовании с синхронным удалением припуска с торцов колец конических подшипников. Сущность изобретения: для обработки берут прерывистые круги, у которых рабочие площади режущих выступов выбирают из условия постоянства отношения площади рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующей обрабатываемой поверхности. Установку кругов производят так, чтобы расстояние между кругами в горизонтальной плоскости на входе заготовки превышало расстояние между кругами на выходе, а угол наклона каждого круга выбирают по математической зависимости, учитывающей размеры высот заготовки и детали и диаметр шлифовального круга. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использовано для шлифования деталей, имеющих различные площади обрабатываемых торцов, например колец конических роликовых подшипников.

Известно техническое решение, в котором применяется устройство для двустороннего шлифования торцов цилиндрических деталей, которые перемещаются двумя шлифовальными кругами, развернутыми для снятия равномерного припуска на угол α [1] Однако в случае применения данного устройства для двустороннего шлифования торцов деталей с различными площадями не обеспечивается синхронное (равномерное) удаление припуска с каждой торцовой поверхности, так как площади шлифовальных кругов равны между собой, но взаимодействуют эти одинаковые площади кругов с различными площадями обрабатываемых торцовых поверхностей. Следовательно, объем металла с обоих торцовых обрабатываемых поверхностей будет удален одинаковый (количество режущих зерен на обоих кругах одинаково, т. е. пропорционально их режущим поверхностям), а величина удаляемого припуска при этом различна. Наибольший припуск будет удален с поверхности с наименьшей площадью торцовой поверхности, а наименьший припуск будет удален с поверхности с наибольшей площадью торцовой поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является решение, в котором применяется станок для доводки деталей с различными площадями обрабатываемых торцов, снабженный для обеспечения равных технологических давлений на обрабатываемых торцах установленными в сепараторе смежными опорными кольцами, внутренний диаметр которых меньше диаметра бурта обрабатываемых деталей, а расположенные между двумя частями сепаратора пружины выполнены регулируемыми и усилие их выбрано из условия P_i= где P_i усилие одной пружины; Q технологическое давление; (S₁)_i площадь большого торца обрабатываемой детали; (S₂)_i площадь меньшего торца обрабатываемой детали; n количество деталей в наладке; N количество пружины в наладке [2] Однако этот станок не обеспечивает равномерного (синхронного) удаления припуска при одновременном шлифовании двух параллельных торцовых поверхностей с различными площадями. Здесь постоянные режущие площади шлифовальных кругов (сплошные рабочие поверхности и одинаковые диаметры) при равных технологических давлениях на обрабатываемые торцы взаимодействуют с различными площадями торцовых обрабатываемых поверхностей. Следовательно, при снятии одинакового объема металла с обеих сторон минимальный припуск будет удален с наибольшей площади торцовой поверхности, а максимальный припуск с наименьшей торцовой поверхности. Кроме того, данный станок может быть использован только для обработки деталей, имеющих бурт на одном торце, например внутренних колец конических роликовых подшипников, из-за применяемого устройства и не может быть применен для обработки безбортовых деталей, например наружных колец конических роликовых подшипников.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе двустороннего шлифования торцов конических деталей используют торцовые прерывистые круги, у которых рабочие площади режущих выступов выбирают из условия постоянства отношения площади рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующей обрабатываемой поверхности.

Изобретение имеет следующие преимущества.

Использование кругов, имеющих прерывистую рабочую поверхность, позволяет избегать прижогов на обработанной поверхности.

Рабочие площади режущих выступов выбирают из условия постоянства отношения рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующей обрабатываемой поверхности. В результате этого на долю каждого зерна абразивных выступов кругов приходится один и тот же микрообъем удаляемого металла, что обеспечивает равномерное (синхронное) удаление припуска с обоих торцов (с различными площадями) детали и стабильную высокую точность обработки.

На фиг. 1 показана схема реализации способа; на фиг.2 положение шлифовальных кругов в вертикальной плоскости; на фиг.3 положение шлифовальных кругов в горизонтальной плоскости; на фиг.4 рабочие профили кругов для обработки соответствующих торцов детали.

Шлифовальные прерывистые круги 1 и 2 имеют чередующиеся режущие выступы 3 и 4 и впадины 5 и 6 соответственно. Выступы 3 и 4 кругов 1 и 2 закреплены на планшайбах 7 и 8. Выступы 3 и 4 имеют различные площади режущих поверхностей. Выступ 3 с большей режущей площадью в процессе шлифования взаимодействует с большей площадью обрабатываемой поверхности 9 детали 10, а режущий выступ 4 с меньшей рабочей площадью контактирует с меньшей площадью обрабатываемой поверхности 11 детали 10. Рабочие площади режущих выступов 3 и 4 кругов 1 и 2 выбирают из условия постоянства отношения площадей рабочей поверхности круга к площади соответствующей обрабатываемой поверхности 9 и 11 детали 10.

Шлифовальные круги 1 и 2 в вертикальной плоскости (фиг.2) параллельны между собой, а в горизонтальной плоскости каждый из кругов смещен на угол α, обеспечивающий равномерный съем припуска Z при прохождении детали всей зоны обработки от точки входа заготовки (точка А) с ее высотой Н_заг до точки выхода (точка Б) из зоны обработки детали с высотой Н_дет. Расстояние между кругами 1 и 2 в горизонтальной плоскости на входе заготовки превышает расстояние между ними на выходе на величину двойного припуска. Деталь 10 ограничена снизу и сверху направляющими линейками 12 и 13, перемещающимися в направлении подачи (фиг.1). Шлифовальный круг вращается против часовой стрелки, левый по часовой стрелке. Благодаря установке кругов в горизонтальной плоскости с расстоянием на входе заготовки, превышающим расстояние между кругами на выходе, обеспечивается условие, при котором при прохождении детали всей рабочей длины (от точки А до точки Б) на одну и ту же номинальную длину приходится одинаковая величина удаляемого припуска, т.е. все абразивные зерна, находящиеся на рабочих поверхностях кругов, выполняют одинаковую работу резания и снимают одинаковые микрообъемы удаляемого металла. Благодаря постоянству отношения площади рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующей обрабатываемой поверхности обеспечивается синхронное (равномерный съем припуска во вращении) удаление припуска с каждого торца, чем и достигается высокая точность обрабатываемой детали. Шлифование прерывистыми кругами существенно снижает теплонапряженность процесса и тем самым повышает физическое состояние поверхностного слоя обрабатываемых деталей.

Следующий пример иллюстрирует синхронное (равномерный съем припуска во времени) удаление припуска с обрабатываемых поверхностей с разными площадями при шлифовании предлагаемым способом.

Обработке подвергаются торцовые поверхности наружного кольца конического подшипника 2007128, который имеет наружный диаметр D 210 мм, внутренние наибольший d₁ 200 мм и наименьший d₂ 190 мм диаметры. Найдем площади наименьшей торцовой поверхности S₁ и наибольшей торцовой поверхности S₂ S₁ π ( R² r² ) 3,14
(10,5²-10²)=32,185 см²,
S₂ 3,14 (10,5² 9,5²) 62,8 см².

Для инструмента, который соответствует наибольшей площади кольца диаметром 600 мм, выбирают ширину абразивных элементов 50 мм и расстояние между ними 50 мм. Размеры абразивных колец записаны в таблице. R наружный диаметр кольца, r внутренний диаметр кольца, S площадь кольца.

Общая площадь абразивных элементов инструмента составляет
S_umaх 6123 cм³.

Общую площадь абразивных элементов второго инструмента найдем из равенства
c const
S_{и min} 3138 см².

Поставим в равенство
97,5
По найденной площади ширину режущих сегментов определяют аналогичным образом, но в обратном порядке.

Исходя из пропорциональности количества зерен и площадей абразивных элементов, определим количество зерен на площади абразивных элементов инструментов.

Принимаем шаг между зернами t 0,01 см. Тогда количество зерен на площадях первого и второго инструментов будет равно
Z_max= 612300 шт,
Z_min= 313800 шт,
Величина снимаемого припуска с одной торцовой поверхности составляет Z 0,05 см. Тогда объем металла, подлежащий удалению с большей площади, составляет
V_{мет. maх} S₂ ˙ Z 62,8 ˙ 0,05 3,14 см³, с меньшей площади составляет
V_{мет. min} S₁ ˙ Z 32,18 ˙ 0,05 1,6 см³.

Объем металла, приходящийся на одно зерно большей и меньшей площади кольца, составляет
0,000005
0,000005
Cледовательно, предлагаемый способ обеспечивает условие, когда на одно зерно абразивного инструмента при контактировании с деталью, приходится одинаковый микрообъем удаляемого металла. Этим достигается равномерное удаление припуска с обоих торцов детали с различными их площадями, что и обуславливает повышение качества обработки.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат:
cтабильная высокая точность обработки одновременно обоих торцов с различными площадями;
равномерный съем припуска с обоих сторон обеспечивает высокое качество получаемой поверхности;
снижение теплонапряженности процесса шлифования гарантирует исключение прижогов, повышение физического состояния поверхностного слоя.

Формула изобретения

СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОЙ ДВУСТОРОННЕЙ ОБРАБОТКИ ТОРЦОВ КОНИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ, при котором им сообщают перемещение относительно двух инструментов, отличающийся тем, что в качестве инструментов берут прерывистые круги, у которых рабочие площади режущих выступов выбирают из условия постоянства отношения площади рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующего обрабатываемого торца детали.

РИСУНКИ

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