Станок для бесцентровой суперфинишной обработки цилиндрических изделий

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для бесцентровой суперфинишной обработки цилиндрических изделий. Станок содержит два валка, предназначенных для позиционирования изделий и их перемещения. Валки установлены на расстоянии друг от друга и под углом λ скрещивания их осей. Величина λ определена как сумма величин λ ₁ и λ ₂ углов разворота первого и второго валков относительно направления перемещения изделий. При этом λ ₁≠λ ₂. В результате расширяются технологические возможности станка и повышается качество обработки изделий. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Станок предназначен для шлифования поверхностей изделий, в частности, для бесцентровой суперфинишной обработки поверхностей цилиндрических изделий.

Для окончательной обработки поверхностей изделий в массовом производстве широкое применение получили бесцентровые суперфинишные станки. Основной частью таких станков являются валковые устройства, которые одновременно выполняют транспортную и формообразующую функции. Валковые устройства осуществляют позиционирование изделий относительно брусков суперфинишных станций и перемещение их по всей длине обработки (см. Мазальский В.Н. Суперфинишные станки. - Л.: Машиностроение, 1988. - С.80). Для обеспечения точности обработки траектория перемещения цилиндрических изделий должна быть прямолинейной и параллельной плоскости осцилляции брусков суперфинишных станций станка.

Известные бесцентровые суперфинишные станки содержат валковые устройства, включающие в себя два валка, развернутые друг относительно друга на угол 2λ и установленные на расстоянии 2ν (см. Мазальский В.Н. Суперфинишные станки. - Л.: Машиностроение, 1988. - С.62). Такие валковые устройства выпускают двух типов: с постоянным углом разворота валков и возможностью регулирования межосевого расстояния; с возможностью одновременного регулирования угла скрещивания и межосевого расстояния валков. В обоих случаях каждый из валков разворачивают относительно направления перемещения обрабатываемых изделий на угол λ .

В бесцентровых суперфинишных станках применяют валки различной формы, например, в виде однополостного гиперболоида вращения с симметричным и несимметричным профилем (см. Гундорин В.Д., Рязанов А.В. Форма транспортирующих валков для бесцентрового суперфиниширования цилиндрических деталей // Чистовая обработка деталей машин: Межвуз. науч. сб. - Саратов, 1975. - С.7-13). Данная форма валков не учитывает принцип взаимного огибания поверхностей изделий и валков при их относительном движении. Поэтому траектория перемещения изделий на подобных валках отличается от прямолинейной, что снижает точность обработки.

Другой известной формой валков бесцентровых суперфинишных станков является несимметричная криволинейная, близкая к однополостному гиперболоиду вращения (см. Мазальский В.Н. Суперфинишные станки. - Л.: Машиностроение, 1988. - С.84). Недостатком станка с такой формой валков является погрешность траектории перемещения изделий по валкам в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Указанный факт приводит к возникновению отклонений формы изделий в виде бочкообразности, седлообразности или конусообразности.

По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким техническим решением к заявленному устройству может быть выбран, например, станок для бесцентровой суперфинишной обработки цилиндрических изделий по патенту RU №2212994, В 24 В 35/00, 1/00. Известный станок содержит два валка для позиционирования и перемещения обрабатываемых изделий, установленных на расстоянии 2ν друг от друга и под углом 2λ скрещивания их осей. При этом каждый из валков развернут относительно направления перемещения изделий на угол λ в противоположных направлениях, что создает угол 2λ скрещивания валков друг относительно друга. Для обеспечения прямолинейной траектории перемещения изделий в процессе обработки наружные поверхности валков выполнены в форме нелинейчатого квазигиперболоида вращения, определяемого по приведенным зависимостям.

Известный станок для бесцентровой суперфинишной обработки цилиндрических изделий имеет следующие недостатки. Симметричность расположения валков по углу разворота X относительно направления перемещения изделий обусловливает ограниченные возможности станка при наладке.

Профиль валков при симметричном расположении, рассчитанный по известным зависимостям, имеет большую разность диаметров в различных сечениях по длине обработки. Как известно, коэффициент трения зависит от скорости относительного перемещения контактирующих поверхностей, которая в свою очередь определяется круговой скоростью и радиусом валков. Поэтому при значительной разности диаметров валков один из них является ведущим, а на другом происходит проскальзывание, что вызывает появление продольных рисок на изделиях и, в конечном счете, снижает качество обработки.

Задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей станка и повышение качества обрабатываемых изделий при бесцентровой суперфинишной обработке.

Поставленная задача решается тем, что предложен станок для бесцентровой суперфинишной обработки цилиндрических изделий, содержащий два валка для их позиционирования и перемещения, установленных на расстоянии 2ν друг от друга и под углом λ скрещивания их осей.

Новым в предложенном способе является то, что λ =λ ₁-λ ₂, где λ ₁ и λ ₂ - соответственно углы разворота первого и второго валков относительно направления перемещения изделий, а λ ₁≠λ ₂.

Новым в предложенном способе является также то, что наружные поверхности валков характеризуются зависимостями:

для валка с углом λ ₁

для валка с углом λ ₂

где x_Bi, y_Bi, z_Bi - координаты поверхности валка, мм;

r - радиус обрабатываемого изделия, мм;

λ ₁; λ ₂ - углы скрещивания осей первого и второго валков и направления перемещения изделий соответственно, град;

_i - угол контакта валка и изделия, град;

h, ν - наладочные координаты суперфинишного станка, мм.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении качества обработки и расширении технологических возможностей станка при бесцентровом суперфинишировании цилиндрических изделий.

На фиг.1 представлена координатная схема размещения валков на станке, на фиг.2 - расчетный осевой профиль валков.

Расчетные зависимости для определения наружной поверхности валков получены на основе теоретических положений теории огибающих в пространстве.

На фиг.1: S₀(X₀, Y₀, Z₀) - система координат изделия; S₁(X₁, Y₁, Z₁) - система координат валка с углом наклона λ ₁; S₂(X₂, Y₂, Z₂) - система координат валка с углом наклона λ ₂. Системы координат S₁ и S₂ заданы в системе координат S₀ вертикальным наладочным смещением вдоль оси Х₀ на величину h, горизонтальным наладочным смещением вдоль оси Y₀ на величины ±ν и поворотом против и по часовой стрелке на углы λ ₁ и λ ₂ соответственно. С целью удобства восприятия на фиг.1 валки условно не показаны.

Для нахождения наружной поверхности валков необходимо поверхность цилиндрического изделия, описанную в системе координат S₀, переместить в системы координат валков S₁ и S₂ соответственно. Условием взаимного огибания поверхностей валков и изделия при их относительном перемещении является пересечение нормалей к поверхности изделия с осями валков.

Наружные поверхности валков рассчитывают по зависимостям:

для валка с углом λ ₁

для валка с углом λ ₂

где x_Bi, У_Bi, z_Bi - координаты поверхности валка, мм;

r - радиус обрабатываемого изделия, мм;

λ ₁; λ ₂ - углы скрещивания осей первого и второго валков и направления перемещения изделий соответственно, град;

_i - угол контакта валка и изделия, град;

h, ν - наладочные координаты суперфинишного станка, мм.

Рассчитанные таким образом валки имеют различную форму наружной поверхности в зависимости от величины углов λ ₁ и λ ₂.

На фиг.2 приведен пример осевого профиля валков, рассчитанный для следующих исходных параметров: r=20,0 мм; λ ₁=1° ; λ ₂=3° ; ν =80,0 мм; h=20,2 мм.

1. Станок для бесцентровой суперфинишной обработки цилиндрических изделий, содержащий два валка для их позиционирования и перемещения, установленные на расстоянии 2ν друг от друга и под углом λ скрещивания их осей, отличающийся тем, что λ =λ ₁+λ ₂, где λ ₁ и λ ₂ - соответственно углы разворота первого и второго валков относительно направления перемещения изделий, при этом λ ₁≠λ ₂.

2. Станок по п.1, отличающийся тем, что наружные поверхности валков характеризуются зависимостями

для валка с углом λ ₁

для валка с углом λ ₂

где x_Bj, y_Bj z_Bj - координаты поверхности валка, мм;

r - радиус обрабатываемого изделия, мм;

λ ₁, λ ₂ - углы скрещивания осей первого и второго валков и направления перемещения изделий соответственно, град;

ϑ _i - угол контакта валка и изделия, град;

h, ν - наладочные координаты суперфинишного станка, мм.