Способ шлифования винтов дисковым однониточным шлифовальным кругом

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к областям станкостроения и технологии машиностроения, может быть использовано при финишной абразивной обработке винтовых поверхностей точных винтов, преимущественно с большим углом подъема, из труднообрабатываемых материалов. Дисковый однониточный шлифовальный круг устанавливают на угол α_в подъема витка обрабатываемого винта и сообщают ему независимое вращательное движение и продольную подачу, равную шагу винта. Детали сообщают вращение и поступательное перемещение, кинематически связанное с продольной подачей круга. Используют среднемягкий мелкозернистый шлифовальный круг высотой, равной половине шага обрабатываемого винта. Для создания аксиально-смещенного режущего слоя круг дополнительно наклоняют под острым углом α_АРС к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга. Такой разворот круга позволяет прерывать резание для некоторых поперечных сечений обрабатываемой детали, снижая теплонапряженность процесса. Приведена зависимость для выбора α_АРС. Использование способа позволяет повысить производительность обработки, качество обработки и уменьшить расход абразива. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, к областям станкостроения и технологии машиностроения, может быть использовано при финишной абразивной обработке винтовых поверхностей точных винтов, преимущественно с большим углом подъема, из труднообрабатываемых материалов.

Известен способ окончательного шлифования ходовых винтов на резьбошлифовальных станках типа 5Д822В, MB 140, станках фирмы Матрикс (Великобритания) и др. кругами из эльбора и другого абразивного материала при установке детали в центрах с поддерживающими люнетами и обильным охлаждением [1].

Недостаток способа шлифования однониточными кругами заключается в большой трудоемкости процесса абразивной обработки, который требует специального оборудования, и низкой производительности, которая связана с невысокой размерной стойкостью кругов, ведущей к снижению точности и быстрой потере режущих свойств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ окончательного шлифования ходовых винтов на резьбошлифовальных станках типа 5Д822В, MB 140, станках фирмы Матрикс (Великобритания) и др. кругами из эльбора и другого абразивного материала при установке детали в центрах с поддерживающими люнетами и обильным охлаждением [2].

Окончательное шлифование проводят однониточными шлифовальными кругами. Шлифовальный круг устанавливается под углом, равным углу подъема резьбы, и вращается в одном направлении с изделием для наружных резьб и в противоположном - для внутренних резьб. Продольная подача осуществляется поступательным движением изделия вдоль шлифуемой резьбы относительно шлифовального круга. Поперечная подача круга на глубину шлифования производится на ход стола.

Недостаток способа шлифования однониточными кругами заключается в большой трудоемкости процесса абразивной обработки, который требует специального оборудования, и низкой производительности, которая связана с невысокой размерной стойкостью кругов, ведущей к снижению точности и быстрой потере режущих свойств.

Способ требует специальных станков с короткой кинематической цепью, с механизмами устранения зазоров во время изменения направления вращения и проведения шлифования в обоих направлениях, а это удорожает обработку.

Кроме того, способ не позволяет интенсифицировать режимы резания, так как мелкозернистые круги, рекомендуемые для получения минимальной шероховатости, при интенсивных режимах дают прижоги.

Слишком твердый круг при традиционном способе шлифования быстро засаливается, слишком мягкий - быстро изнашивается, что влияет на точность изготовления винта.

Задачей изобретения является повышение качества, производительности и точности обработки за счет использования более твердого и менее зернистого дискового однониточного шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем, т. е. наклоненного под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга.

Поставленная задача решается предлагаемым способом шлифования винтов дисковым однониточным шлифовальным кругом, включающим установку круга на угол α_в подъема витка обрабатываемого винта и сообщение ему независимого вращательного движения и продольной подачи, а детали - вращения и поступательного перемещения, кинематически связанного с продольной подачей круга, равной шагу обрабатываемого винта, при этом используют среднемягкий мелкозернистый круг высотой, равной половине шага обрабатываемого винта, и дополнительно наклоняют его под острым углом α_APC к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга, для создания аксиально-смещенного режущего слоя, который определяют по формуле α_APC= arctg[(t•cosα_в-0,5t)/D^и], где α_в= arctg[t/(2D)]- угол подъема витка обрабатываемого винта, град; t - шаг винта, мм; D - делительный диаметр винта, мм; D^и - наружный диаметр шлифовального круга, мм.

Сущность способа поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена схема обработки по предлагаемому способу с установкой детали - винт винтового насоса в патроне и на заднем центре, вид сверху; на фиг. 2 - вид по А на фиг. 1, вид спереди с новым максимальным наружным диаметром D_max ^и шлифовального круга; на фиг. 3 - вид по А на фиг. 1, вид спереди с максимально изношенным наружным диаметром D_min ^и шлифовального круга.

При окончательной финишной абразивной обработке винтов 1 (например, винтов винтовых насосов ЭВН5-25-1500, имеющих профиль и размеры D, D₁, t, e, e₁, показанных на чертежах) по предлагаемому способу проводят дисковым однониточным шлифовальным кругом 2. Шлифовальный круг 2 устанавливается под углом, равным углу подъема резьбы, и вращается в противоположном направлении с изделием. Продольная подача, равная шагу винта, осуществляется поступательным движением шлифовального круга вдоль шлифуемого винта. Поперечная подача круга на глубину шлифования производится на ход стола.

Обрабатываемую заготовку - винт 1 - закрепляют в патроне 3 шпинделя 4 бабки 5, например, токарного станка, имеющего на суппорте шлифовальную головку с индивидуальным приводом (не показаны), и поджимают центром 6 задней бабки 7.

На шпинделе 8 (фиг. 2), повернутом относительно оси заготовки на угол α_в наклона витка обрабатываемого винта, шлифовальной головки (не показана) с помощью косых шайб 9, установленных с каждого торца по две штуке, закреплен под острым углом α_APC к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга дисковый однониточный шлифовальный круг 2.

Высоту круга берут равной половине шага t обрабатываемого винта 1. Угол α_APC установки круга 2 на шпинделе 8 определяют из условия α_APC= arctg[(t•cosα_в-0,5t)/D^и], где α_в= arctg[t/(2D)]- угол подъема витка обрабатываемого винта, град; t - шаг винта, мм; D - делительный диаметр винта, мм;
D^и - наружный диаметр шлифовального круга, мм.

Благодаря развороту круга на дополнительный угол α_APC периферийная режущая поверхность его будет осциллировать, захватывая зону резания В₀ = t, в два раза большую, чем высота круга В_к = t/2. Больше того, осциллирующая зона резания, оставляя синусоидальный след на обрабатываемой поверхности, позволяет прерывать резание для некоторых поперечных сечении обрабатываемой детали, давая возможность снизить теплонапряженность процесса резания. Таким образом, способ позволяет использовать преимущества прерывистого резания при непрерывном шлифовании.

Предлагаемый способ положительно влияет на выбор характеристики круга. Если мелкие резьбы при традиционном шлифовании нарезают обычно кругами с меньшей зернистостью, чем резьбы с крупным шагом, так как с помощью мелкозернистых кругов получается менее шероховатая поверхность резьбы, но они менее производительные, чем крупнозернистые, и при интенсивных режимах резания могут дать прижоги, то применяя предлагаемый способ, благодаря осцилляции аксиально-смещенного режущего слоя круга, появляется возможность использовать мелкозернистые круги для шлифования винтов с крупным шагом на интенсивных режимах резания, гарантируя бесприжоговость шлифования, менее шероховатую поверхность и высокую производительность.

При традиционном шлифовании винтов однониточными кругами слишком твердые круги быстро засаливаются, слишком мягкие - быстро изнашиваются, что отрицательно влияет на точность изготовления винтов.

Предлагаемый способ шлифования кругом с аксиально-смещенным режущим слоем способствует самозатачиванию инструмента, большему периоду стойкости между переточками, повышает точность, качество и производительность изготовления винтов.

По мере износа и правки круга его наружный диаметр уменьшается и не будет захватывать необходимую ширину шлифования В₀ = t, поэтому необходимо с каждой переточкой и правкой круга увеличивать его угол α_APC наклона относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения. Это увеличение можно осуществлять с помощью двух косых шайб 9, которые установлены с каждого торца круга, путем их взаимного разворота друг относительно друга на некоторый угол.

Пример. Обрабатывался винт левый Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имеет следующие размеры: общая длина -1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта 27^-0,05 мм, эксцентриситет e₁ = 1,65 мм, e = 3,3 мм, шаг t = 28±^0,01 мм, шероховатость R_a = 0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса - 5,8 кг. Припуск на сторону - 0,25 мм. Обработка проводилась на модернизированном токарно- винторезном станке мод. 16К20 с инструментальной шлифовальной головкой, установленной на суппорте, с абразивным дисковым однониточным кругом, взятым на одну степень твердости выше и один номер зернистости меньше, чем при традиционном шлифовании, типа ПП 200х16х32 44А25НСМ110К ГОСТ 2424-83 (вместо 44А 8-16 M1- М2 8-12К-по базовому варианту), при правке высота круга доведена до В_к= 14 мм, скорость головки V_и = 31,42 м/с, n_и = 3000 об/мин, окружная скорость заготовки - Vд = 15,1 м/мин, n_д = 160 об/мин, продольная подача S_пр = 28 мм/об, угол наклона витка винтовой поверхности α_в= 24°48ʹ_, дополнительный угол наклона нового круга α_APC= 3°16ʹ максимально изношенного (до диаметра 70 мм) - α_APC= 9°5ʹ, требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через T_м = 7,6 мин (против Т_м ^баз = 16,5 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании на модернизированном токарном станке 1К62 со шлифовальной головкой на суппорте на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.

Благодаря применению предлагаемого способа абразивной обработки винтовых поверхностей винтов однониточным шлифовальным кругом улучшилось качество, повысилась производительность обработки за счет использования круга с аксиально-смещенным режущим слоем, менее зернистого, более твердого и уменьшился расход абразива.

Источники информации
1. Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для машиностроительных специальностей вузов /А.А.Гусев, Е.Р.Ковальчук, И.М.Колосов и др. - М.: Машиностроение, 1986. С 317-320.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 /Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. С. 372-373-прототип.

Формула изобретения

Способ шлифования винтов дисковым однониточным шлифовальным кругом, включающий установку круга на угол α_в подъема витка обрабатываемого винта и сообщение ему независимого вращательного движения и продольной подачи, а детали - вращения и поступательного перемещения, кинематически связанного с продольной подачей круга, равной шагу обрабатываемого винта, при этом используют среднемягкий мелкозернистый круг высотой, равной половине шага обрабатываемого винта, и дополнительно наклоняют его под острым углом α_АРС к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга, для создания аксиально-смещенного режущего слоя, который определяют по формуле
α_АРС= arctg[(t•cosα_В-0,5t)/D^и],
где α_В= [t/(2D)]- угол подъема витка обрабатываемого винта, град;
t - шаг винта, мм;
D - делительный диаметр винта, мм;
D^и - наружный диаметр шлифовального круга, мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3