Способ устранения изогнутости торцов колец шлифованием

Авторы патента:


Способ устранения изогнутости торцов колец шлифованием
Способ устранения изогнутости торцов колец шлифованием
Способ устранения изогнутости торцов колец шлифованием
Способ устранения изогнутости торцов колец шлифованием
Способ устранения изогнутости торцов колец шлифованием
Способ устранения изогнутости торцов колец шлифованием

 

B24B1 - Станки, устройства или способы для шлифования или полирования (шлифование зубчатых колес B23F, винтовой резьбы B23G 1/36, путем электроэрозионной обработки B23H; путем пескоструйной обработки B24C, инструменты для шлифования, полирования и заточки B24D; полирующие составы C09G 1/00; абразивные материалы C09K 3/14; электролитическое травление или полирование C25F 3/00, устройства для шлифования уложенных рельсовых путей E01B 31/17); правка шлифующих поверхностей или придание им требуемого вида; подача шлифовальных, полировальных или притирочных материалов

Владельцы патента RU 2271918:

Тышкевич Владимир Николаевич (RU)
Ларин Алексей Вячеславович (RU)
Коротков Борис Иванович (RU)

Изобретение относится к области обработки деталей машин шлифованием и может быть использовано при обработке торцов деталей класса колец с малой осевой жесткостью на станках с круглым магнитным столом. На магнитный стол устанавливают наладочное кольцо с наибольшим диаметральным размером и выставляют его по индикатору путем вращения с магнитным столом относительно его оси. Осуществляют фиксирование наладочного кольца на магнитном столе с помощью упоров с последующим снятием его со стола. Перед каждой установкой подлежащего обработке кольца в зону, образованную упорами, производят намагничивание последних кратковременным импульсным включением-выключением обмоток магнитного стола. Шлифование колец осуществляют периферией круга методом врезания, а шлифование первого торца кольца ведут без закрепления кольца магнитным полем на двух поперечных подачах. Сначала шлифование производят на возможно минимальных подачах до полного сошлифовывания волнистости и стабилизации припуска, а затем - на оптимальных подачах с вертикальным усилием, меньшим предельно допустимого. При этом учитывают осевую жесткость и размеры кольца, форму его поперечного сечения, число волн изогнутости и ограничивают максимальный прогиб. В результате исключается воздействие магнитного поля стола станка на процесс образования внутренних напряжений в обрабатываемых кольцах, обеспечивается повышение точности и производительности обработки. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области обработки деталей машин шлифованием и может быть использовано на предприятиях, изготавливающих подшипники качения, а также других предприятиях машиностроения при обработке торцов деталей класса колец с малой осевой жесткостью шлифованием на станках с круглым магнитным столом.

Известны способы обработки торцов плоских или кольцеобразных деталей шлифованием на станках с прямоугольными или круглыми столами с креплением их магнитным полем, при которых для предотвращения от сдвига усилиями резания на время обработки применяют упоры в виде металлических планок или специальных призматических упоров (см. например, соответственно Терган В.С., Плоское шлифование, М., Высшая школа, 1974, стр.209, рис.130 и патент РФ №2030280, БИ №7, 1995).

К недостаткам указанных способов следует отнести наличие деформации термообработки (изогнутость торцов), которая сохраняется после шлифования; это объясняется тем, что деформированные детали, имеющие волнообразную поверхность торцов, притягиваются магнитным полем стола к его поверхности и касаются ее только в нескольких точках; остальные участки поверхности торцов - впадины - не касаются поверхности магнитного стола, но под действием магнитного поля приобретают внутренние напряжения; отшлифованная по торцам деталь сохраняет хорошую геометрию торцов, пока находится под воздействием магнитного поля стола; как только воздействие магнитного поля прекращается, внутренние напряжения исчезают и деталь вновь принимает изогнутость по торцам.

Известен также способ устранения изогнутости торцов колец с малой осевой жесткостью шлифованием, осуществляемым на станках с круглым магнитным столом, согласно которому в зазоры, образованные изогнутостью между торцом кольца и поверхностью магнитного стола, вводят компенсаторы, фиксируют кольцо магнитным полем и производят обработку первого торца на режимах, при которых вертикальная составляющая их Ру меньше усилия, потребного для деформации кольца в осевом направлении (см. Патент РФ №2107604, БИ №9, 1998); такое исполнение способа позволяет почти полностью устранить внутренние напряжения в кольце от воздействия на него магнитного поля стола; при этом установка колец с асимметричным поперечным сечением на магнитный стол производится торцом с наименьшей площадью. Указанный способ устранения изогнутости торцов колец принят авторами за прототип.

Известно, что термическая обработка колец с малой осевой жесткостью (закалка+отпуск) осуществляется в специальных штампах с торцевыми упорами; причем количество упоров в штампе зависит от диаметральных размеров колец - чем больше диаметр, тем больше упоров; общее количество упоров должно быть кратно трем, например шесть, девять, двенадцать и т.д. Это требование обуславливается тем, что установка и базирование колец торцами на плоскости осуществляется на трех точках. По количеству упоров в штампе различают шестиволновую, девятиволновую и т.д. изогнутость.

К недостаткам применения прототипа следует отнести:

- воздействие магнитного поля стола при закреплении колец на образование в них внутренних напряжений даже с применением компенсаторов;

- недостаточная изученность процесса шлифования торцов колец с малой осевой жесткостью периферией шлифовального круга методом врезания на станках с круглым магнитным столом;

- отсутствие исследований и рекомендаций по назначению оптимальных режимов резания в зависимости от осевой жесткости колец, их размеров, формы поперечного сечения, числа волн изогнутости, исключающих деформацию колец усилиями резания в осевом направлении.

Техническим результатом предлагаемого изобретения являются:

- исключение воздействия магнитного поля стола станка на создание внутренних напряжений в обрабатываемых кольцах;

- определение порядка выполнения приемов для устранения исходной изогнутости торцов и стабилизации припуска на шлифование первого торца;

- определение предельно допустимого вертикального усилия резания Ру, при котором начнется деформация кольца в осевом направлении для практического назначения оптимальных режимов шлифования первого торца.

Этот технический результат достигается тем, что:

- для исключения воздействия магнитного поля стола станка на величину внутренних напряжений в кольце на магнитный стол устанавливают наладочное кольцо с наибольшим диаметральным размером, выставляют его по индикатору путем вращения с магнитным столом относительно его оси вращения, фиксируют его на столе с помощью упоров с последующим снятием его со стола, а перед каждой установкой подлежащего обработке кольца в зону, образованную упорами, производят намагничивание последних импульсным включением-выключением обмоток магнитного стола, при этом установка колец с асимметричным поперечным сечением на магнитный стол производится торцом с наименьшей площадью, а шлифование колец осуществляется периферией круга методом врезания;

- шлифование первого торца кольца, устанавливаемого в образованную упорами зону, ведут без закрепления кольца магнитным полем стола на двух поперечных подачах - сначала на возможно минимальных подачах до полного сошлифования волнистости и стабилизации припуска, а затем на оптимальных подачах с вертикальным усилием Ру, меньшим предельно допускаемого из условий осевой жесткости кольца, размеров и формы его поперечного сечения, числа волн изогнутости;

- шлифование второго торца ведут с закреплением кольца магнитным полем стола на нормативных режимах;

- определение предельно допустимого вертикального усилия резания Ру, при котором начнется деформация кольца в осевом направлении, достигается имитацией разрезанного кольца и представлением его в виде неразрезной балки с защемленными концами, имеющей общую длину, равную длине нейтральной окружности, проходящей через центр тяжести поперечного сечения кольца и имеющей пролеты равной длины с приложением подвижной вертикальной силы Ру в точках максимальной изогнутости пролета с расчетом допускаемых изгибающих моментов балки и выводом формул предельно допустимого вертикального усилия Ру из условий осевой жесткости, размеров кольца, формы его поперечного сечения, числа волн изогнутости при ограничении максимального прогиба при допускаемом прогибе, равном

где D0 - диаметр нейтральной окружности кольца, проходящий через центр тяжести поперечного сечения, мм;

n - число волн изогнутости;

при этом предельно допустимое вертикальное усилие Ру применительно к 6-, 9- и 12- волновым изогнутостям для назначения оптимальных режимов определяется по формуле

где Е - модуль нормальной упругости материала кольца;

Jz - центральный осевой момент инерции;

k - коэффициент, учитывающий число волн изогнутости, принимаемый равным для изогнутости:

- шестиволновой - 0,00178;

- девятиволновой - 0,0047;

- двенадцативолновой - 0,0084.

Способ поясняется эскизами, где на фиг.1, 2 соответственно представлены схемы шлифования первого торца кольца с малой осевой жестокостью периферией круга методом врезания на станках с круглым магнитным столом, направлением вертикальной и тангенциальной сил резания Ру и Pz, утрированная схема приложения вертикальной силы резания Ру в точках максимальной изогнутости с призматическими упорами; на фиг.3, 4, 5, 6 представлены развертки кольца в виде неразрезанных балок, имеющих соответственно шесть, девять, двенадцать пролетов, с эпюрами изгибающих моментов и их расчетными величинами для каждого пролета.

Для осуществления предложенного способа из партии колец одного типоразмера подлежащих шлифованию торцов отбирают наладочное кольцо 1 с максимальными диаметральными размерами, устанавливают его на магнитный стол 2, выверяют кольцо по индикатору вращением с магнитным столом относительно его оси, фиксируют положение кольца специальными призматическими упорами 3 (см. патент РФ №2030280), снимают наладочное кольцо 1 со стола, намагничивают упоры 3 кратковременным импульсным включением-выключением обмоток магнитного стола, в образованную упорами зону устанавливают подлежащее обработке кольцо и шлифуют первый торец на двух поперечных подачах круга - сначала на минимально возможных по паспорту станка до полного сошлифовывания волнистости и стабилизации припуска, а затем на оптимальных по приведенной выше зависимости предельно допустимого усилия Ру; шлифование второго торца осуществляют на нормативных режимах с креплением кольца магнитным полем стола.

Пример конкретного исполнения

По предложенному техническому решению проведены теоретические расчеты предельно допустимых вертикальных усилий резания для группы поперечных сечений колец с малой осевой жесткостью, превышение которых приведет к деформации торцов с выводом формул для назначения оптимальных режимов шлифования первого торца; произведен вывод формул центрального осевого момента инерции для 13 наиболее распространенных поперечных сечений колец подшипников качения.

Заявитель предполагает проведение всесторонних лабораторных испытаний на реальных кольцах подшипников качения с различными величинами осевой жесткости и формами поперечного сечения в 2004-2006 годах.

Внедрение предлагаемого изобретения возможно на "Московском подшипнике" и др., входящих в Европейский подшипниковый концерн (ЕПК) заводах, а также на Самарском подшипниковом заводе.

Оно позволит:

- полностью устранить исходную изогнутость торцов колец,

- оптимизировать процесс шлифования по режимам,

- сократить затраты времени на подготовку производства,

- повысить производительность обработки торцов колец ориентировочно на 10-15%.

1. Способ устранения изогнутости торцов деталей класса колец с малой осевой жесткостью шлифованием на станках с круглым магнитным столом, отличающийся тем, что на магнитный стол устанавливают наладочное кольцо с наибольшим диаметральным размером и выставляют его по индикатору путем вращения с магнитным столом относительно его оси, осуществляют фиксирование наладочного кольца на магнитном столе с помощью упоров с последующим снятием его со стола, перед каждой установкой подлежащего обработке кольца в зону, образованную упорами, производят намагничивание последних кратковременным импульсным включением-выключением обмоток магнитного стола, при этом шлифование колец осуществляют периферией круга методом врезания, а шлифование первого торца кольца ведут без закрепления кольца магнитным полем на двух поперечных подачах - сначала на возможно минимальных подачах до полного сошлифовывания волнистости и стабилизации припуска, а затем на оптимальных подачах с вертикальным усилием Ру, меньшим предельно допустимого, с учетом осевой жесткости и размеров кольца, формы его поперечного сечения, числа волн изогнутости и с ограничением максимального прогиба Wmax=[W] при допустимом прогибе, принимаемом равным

где D0 - диаметр нейтральной окружности кольца, мм;

n - число волн изогнутости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлифование второго торца осуществляют с закреплением кольца магнитным полем стола на нормативных режимах.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что предельное допустимое вертикальное усилие [Pу] для оптимальных режимов шлифования определяют по формуле

где Е - модуль нормальной упругости материала кольца;

Jz - центральный осевой момент инерции поперечного сечения кольца;

k - коэффициент, учитывающий число волн изогнутости, принимаемый равным

для шестиволновой изогнутости - 0,00178;

для девятиволновой изогнутости - 0,0047;

для двенадцативолновой изогнутости - 0,0084.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для суперпрецизионной обработки резанием преимущественно тонких пластин.

Изобретение относится к области механической обработки алмазно-абразивными инструментами со связанными зернами и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, в частности в электронной промышленности и приборостроении при плоском шлифовании хрупких материалов.

Изобретение относится к металлообработки и предназначено для обработки шлифованием торцов деталей класса колец с малой осевой жесткостью на станках с круглым магнитным столом.

Изобретение относится к области станкостроения и может найти применение в металлургической промышленности при обработке абразивным инструментом колосников. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для загрузки при абразивной обработке плоских поверхностей деталей, преимущественно сегментов дисковых пил.

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано для ншифования и полирр-: вания тонких плоских деталей в машиностроительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для шлифования основных и торцовых поверхностей выводов нагревателей из керамических материалов. .

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для обработки многоступенчатых деталей, в частности беговых дорожек шарошек и лап буровых долот.
Наверх