Устройство для вибрационного хонингования

 

Изобретение относится к отделочной финишной абразивной обработке труднообрабатываемых материалов резанием и может быть использовано при хонинговании отверстий. Устройство содержит корпус инструмента, подвижно закрепленный на упорном подшипнике, и вибратор, установленный с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и державками абразивных брусков, при этом оно снабжено центральным приводным валом, кулачком вибратора, выполненным в виде диска, жестко закрепленным на центральном приводном валу и установленным на ступице под углом к плоскости вращения, шестерней-саттелитом, установленной на неподвижной оси, и центральным зубчатым колесом, жестко закрепленным на центральном приводном валу, кроме того, упорный подшипник выполнен двойным, корпус инструмента жестко соединен со средним кольцом упорного двойного подшипника и имеет внутренний зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней-саттелитом, которая входит в зацепление с центральным зубчатым колесом, а вибратор взаимодействует с державками абразивных брусков посредством кулачка. Хонингование с осцилляцией хонинговальных брусков существенно улучшает качество обработанной поверхности и повышает в несколько раз производительность хонингования. Вибрация в этих направлениях в сочетании с главными движениями, присущими традиционному шлифованию, создают перекрестное движение абразивных зерен и периодически изменяют скорость резания и силу трения, которые существенно облегчают съем материала и стружкообразование, улучшают самозатачивание зерен, а переменные силы активно перераспределяются в плоскости резания, вследствие чего полностью подавляются автоколебания и сила трения уменьшается до 4 раз. При этом уменьшается расход энергии на резание. Вибрационное хонингование с предлагаемым устройством наиболее целесообразно использовать при обработке заготовок малой жесткости из труднообрабатываемых сплавов на малых станках вместо традиционных способов хонингования, при которых возбуждаются интенсивные автоколебания. 3 ил.

Изобретение относится к отделочной финишной абразивной обработке труднообрабатываемых материалов резанием и может быть использовано при хонинговании отверстий.

Известно устройство для сообщения хонинговальным брускам колебательного перемещения, выполненное в виде размещенного в хонинговальной головке штока с разжимными конусами, связанными с приводом радиального перемещения брусков, при этом последний выполнен в виде гидроцилиндра и устройство снабжено насосом, сливным клапаном, связанными с поршневой полостью гидроцилиндра, и двумя источниками давления, один из которых сообщен со штоковой полостью гидроцилиндра, а другой - со сливным клапаном.

Существенным недостатком известного устройства является периодически изменяющаяся глубина хонингования и радиальное давление в зоне обработки. При этом возрастают шероховатость и волнистость обработанной поверхности и снижается стойкость инструмента. Вследствие переменности радиального давления сужается область устойчивости процесса хонингования и возрастает уровень колебаний, самовозбуждающихся с собственной частотой.

Наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для вибрационного хонингования, содержащее вибратор, устанавливаемый с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и выполненный в виде упорного подшипника с сепаратором, рабочая поверхность одной из разъемных частей которого изготовлена кулачковой, при этом упомянутая разъемная часть выполнена в виде втулки и неподвижно установлена на корпусе инструмента, а сепаратор размещен на корпусе с возможностью вращения.

Недостатком известного устройства является ненадежность конструкции, выраженная в том, что при определенных сочетаниях размеров профиля волнистого торца втулки вибратора, жесткости пружины, поджимающей эту втулку, значительных сил резания и т.п. шарики, находясь во впадине, не преодолеют выступы и будут проскальзывать по гладкому кольцу подшипника вибратора вместе с упомянутой втулкой, не возбуждая никаких вибраций.

Задача изобретения - повышение точности и качества абразивной обработки хонингования путем обеспечения плавного осевого возвратно-поступательного перемещения брусков с некоторой частотой.

Эта задача решается с помощью использования устройства для вибрационного хонингования, содержащее корпус инструмента, подвижно закрепленный на упорном подшипнике, и вибратор, установленный с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и державками абразивных брусков, при этом оно снабжено центральным приводным валом, кулачком вибратора, выполненным в виде диска, жестко закрепленным на центральном приводном валу и установленным на ступице под углом к плоскости вращения, шестерней-саттелитом, установленной на неподвижной оси, и центральным зубчатым колесом, жестко закрепленным на центральном приводном валу, кроме того, упорный подшипник выполнен двойным, корпус инструмента жестко соединен со средним кольцом упорного двойного подшипника и имеет внутренний зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней-саттелитом, которая входит в зацепление с центральным зубчатым колесом, а вибратор взаимодействует с державками абразивных брусков посредством кулачка.

На фиг. 1 показано устройство для вибрационного хонингования, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство для вибрационного хонингования состоит из центрального приводного вала 1 и подвижного корпуса инструмента 2, в окнах которого размещены разжимные кулачки 3. Внутри корпуса находится разжимной конический шток 4, взаимодействующий с валиком подачи хонинговального станка во время работы брусков. Корпус инструмента 2 закреплен на среднем кольце 5 упорного двойного подшипника 6, образованного торцами неподвижного стакана 7 и диска 8, жестко закрепленного на стакане. Последний неподвижно установлен на корпусе шпиндельной бабки (не показан). Внутренним зубчатым венцом 9 корпус 2 обкатывается около шестерни-сателлита 10, которая с возможностью вращения установлена на неподвижной оси 11. Ось 11 смонтирована и закреплена на неподвижном диске 8.

Шестерня-сателлит 10 находится в зацеплении с центральным зубчатым колесом 12, жестко с помощью шпонки закрепленной на центральном приводном валу 1, на котором также жестко закреплен кулачок 13, выполненный в виде диска и установленный на ступице под углом α к плоскости вращения. Угол α наклона кулачка 13 механизма осцилляции влияет на величину амплитуды A колебаний абразивных брусков и находится в зависимости от наружного диаметра D кулачка, определяемой по формуле α = arccos(A/D). Кулачок 13 наружной поверхностью размером D плотно входит во внутренние пазы державок 14 хонинговальных брусков и при своем вращении на центральном приводном валу 1 заставляет осциллировать бруски. Державки 14 брусков при осцилляции катятся по шарикам 15, которые завальцованы в накладки 16, жестко соединенные с разжимными кулачками 3.

Устройство работает следующим образом.

При включении станка хонинговальная головка, закрепленная на шпинделе, вводится в отверстие обрабатываемой детали и начинает вращаться со скоростью в n = Z₉/Z₁₂ раз медленнее, чем шпиндель станка, где Z₉ и Z₁₂ соответственно числа зубьев зубчатого венца 9 и колеса 12. Снижение числа оборотов сделано с целью уменьшения инерционных сил при возвратно-поступательном вибрационном движении брусков и всех подвижных частей вращающегося инструмента. Потери производительности из-за снижения скорости вращения инструмента компенсируются наложением вибраций на процесс хонингования.

Вращение корпуса инструмента осуществляется в противоположную сторону относительно вращения центрального вала от зубчатого колеса 12 через шестерню - сателлит 10 и внутренний зубчатый венец 9. При этом кулачок 13 механизма осцилляции взаимодействует с внутренними пазами державок 14. Абразивные бруски совершают осевые колебания с амплитудой, равной A = (Dcosα), частотой, равной сумме чисел оборотов центрального вала и корпуса инструмента. Кулачок 13 механизма осцилляции приводит в колебательное осевое движение державки 14 брусков, которые своими контактными плоскостями катятся по шарикам 15.

От привода гидравлики (не показан) включается разжим кулачков 3 и под действием разжимного конического штока 4 последние перемешаются в радиальном направлении и выдвигают державки 14 брусков к обрабатываемой поверхности детали.

Таким образом происходит хонингование с осцилляцией хонинговальных брусков. Благодаря этому существенно улучшается качество обработанной поверхности и повышается в несколько раз производительность хонингования. Вибрации в этих направлениях в сочетании с главными движениями, присущие традиционному хонингованию, создают перекрестное движение абразивных зерен и периодически изменяют скорость резания и силу трения, которые существенно облегчают съем материала и стружкообразование, улучшают самозатачивание зерен, а переменные силы активно перераспределяются в плоскости резания, вследствие чего полностью подавляются автоколебания и сила трения уменьшается до 4 раз. При этом уменьшается расход энергии на резание.

Вибрацинное хонингование с прелагаемым устройством наиболее целесообразно использовать при обработке заготовок малой жесткости из труднообрабатываемых сплавов на малых станках вместо традиционных способов хонингования, при которых возбуждаются интенсивные автоколебания.

Формула изобретения

Устройство для вибрационного хонингования, содержащее корпус инструмента, подвижно закрепленный на упорном подшипнике, и вибратор, установленный с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и державками абразивных брусков, отличающееся тем, что оно снабжено центральным приводным валом, кулачком вибратора, выполненным в виде диска, жестко закрепленным на центральном приводном валу и установленным на ступице под углом к плоскости вращения, шестерней-сателлитом, установленной на неподвижной оси, и центральным зубчатым колесом, жестко закрепленным на центральном приводном валу, при этом упорный подшипник выполнен двойным, корпус инструмента жестко соединен со средним кольцом упорного двойного подшипника и имеет внутренний зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней-сателлитом, которая входит в зацепление с центральным зубчатым колесом, а вибратор взаимодействует с державками абразивных брусков посредством кулачка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3