Комбинированный способ алмазно-абразивной обработки с фрикционным поверхностным упрочнением винтов по копиру



Комбинированный способ алмазно-абразивной обработки с фрикционным поверхностным упрочнением винтов по копиру
Комбинированный способ алмазно-абразивной обработки с фрикционным поверхностным упрочнением винтов по копиру
Комбинированный способ алмазно-абразивной обработки с фрикционным поверхностным упрочнением винтов по копиру
Комбинированный способ алмазно-абразивной обработки с фрикционным поверхностным упрочнением винтов по копиру
Комбинированный способ алмазно-абразивной обработки с фрикционным поверхностным упрочнением винтов по копиру
Комбинированный способ алмазно-абразивной обработки с фрикционным поверхностным упрочнением винтов по копиру
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 2288828:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, обработке точных винтов из труднообрабатываемых материалов. Способ включает сообщение алмазно-абразивному кругу независимого вращательного движения и поступательного перемещения, связанного с продольной подачей, а заготовке - вращения. Для расширения технологических возможностей, повышения производительности, качества и точности обработки вращение заготовки и продольную подачу инструмента выбирают независимыми, а поперечную подачу инструмента обеспечивают обработанной поверхностью и копиром, толщина которого равна шагу обрабатываемого винта. Копир предназначен для закрепления на торце заготовки, а контактирующий с ним щуп используют в качестве инструмента для фрикционного поверхностного упрочнения в виде диска трения, закрепленного через упругий элемент с помощью фланцев на валу индивидуального электропривода, и устанавливают в диаметрально противоположном месте относительно алмазно-абразивного круга на расстоянии в продольном направлении, равном шагу обрабатываемого винта. При этом радиус рабочей поверхности в продольном сечении диска трения равен радиусу периферийной рабочей поверхности в продольном сечении алмазно-абразивного круга. Диск трения используют в качестве подвижного люнета и нагружают силой прижима к заготовке, равной силе резания, развиваемой алмазно-абразивным кругом. 6 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, к области станкостроения и технологии машиностроения, может быть использовано при финишной алмазно-абразивной обработке с фрикционным поверхностным упрочнением винтовых поверхностей точных винтов из труднообрабатываемых материалов.

Известен способ шлифования винтов дисковым однониточным шлифовальным кругом, который включает установку круга на угол αв 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 круг на одну степень твердости выше и один номер зернистости меньше, чем при традиционном шлифовании, высотой, равной половине шага обрабатываемого винта, и дополнительно наклоняют его под острым углом αАРС к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга, для создания аксиально-смещенного режущего слоя, который определяют по формуле:

αAPC=arc tg[(t·cosαв-0,5t)/Dи],

где αв=arc tg[t/(2D)] - угол подъема витка обрабатываемого винта, град;

t - шаг винта, мм; D - делительный диаметр винта, мм;

Dи - наружный диаметр шлифовального круга, мм [1].

Применение известного способа абразивной обработки улучшает качество, повышает производительность обработки и уменьшает расход абразива, однако способ имеет существенные недостатки.

Это ограниченность применения: только для обработки винтовых поверхностей винтов; сложность и трудоемкость настройки после правки по мере затупления и засаливания круга, а также быстрая потеря и длительное восстановление формы профиля фасонной периферийной поверхности круга, что снижает точность, качество и производительность чистовой алмазно-абразивной обработки.

Кроме того, невозможность варьировать продольной подачей, которая должна быть строго определенной и равной шагу обрабатываемого винта и не позволяет устанавливать оптимальные режимы резания.

При этом способ не решает вопроса поверхностного упрочнения и повышения износостойкости.

Известен способ обработки кулачков, имеющих плавный переход криволинейных поверхностей, по обработанной поверхности и копиру небольшой толщины, который крепят к торцу заготовки [2]. По этому копиру лезвийным инструментом обрабатывают небольшой участок; далее ролик щупа перемещается по обработанному ранее участку поверхности.

Недостатками известного способа являются низкая точность обработки нежестких заготовок из-за больших односторонних усилий резания и усилий прижатия щупа, которые ведут к прогибу и бочкообразности.

При этом ограниченность способа, который реализуется в основном при работе лезвийным инструментом, не позволяет использовать его, например, при обработке алмазно-абразивными кругами.

Кроме того, способ не решает вопроса поверхностного упрочнения и повышения износостойкости.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа алмазно-абразивной обработки с одновременным фрикционным поверхностным упрочнением по копиру и обработанной поверхности, простота и минимальная трудоемкость настройки после правки, возможность устанавливать оптимальные режимы резания, а также повышение качества, производительности и точности обработки.

Поставленная задача решается предлагаемым комбинированным способом алмазно-абразивной обработки с фрикционным поверхностным упрочнением винтов по копиру, включающим сообщение алмазно-абразивному кругу независимого вращательного движения и поступательного перемещения, связанного с продольной подачей, а заготовке - вращения, причем вращение заготовки и продольная подача инструмента - независимые, а поперечная подача инструменту обеспечивается обработанной поверхностью и копиром, толщина которого равна шагу обрабатываемого винта, причем копир закреплен к торцу заготовки, а контактирующий с ним щуп является инструментом для фрикционного поверхностного упрочнения в виде диска трения, закрепленного через упругий элемент с помощью фланцев на валу индивидуального электропривода, и устанавливают в диаметрально противоположном месте относительно алмазно-абразивного круга на расстоянии в продольном направлении, равном шагу обрабатываемого винта, при этом радиус рабочей поверхности в продольном сечении диска трения равен радиусу периферийной рабочей поверхности в продольном сечении алмазно-абразивного круга, кроме того, диск трения, выполняющий роль подвижного люнета, нагружают силой прижима к заготовке, равной силе резания, развиваемой алмазно-абразивным кругом.

Сущность способа поясняется чертежами.

На фиг.1 приведена схема обработки начального участка заготовки-винта по копиру по предлагаемому комбинированному способу с установкой заготовки в патроне токарного станка с поджатием задним центром новым алмазно-абразивным кругом, вид сверху; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, устройство крепления щупа, являющегося инструментом для фрикционного поверхностного упрочнения в виде диска трения, закрепленного через упругий элемент с помощью фланцев на валу индивидуального электропривода, на суппорте; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг 1, устройство крепления алмазно-абразивного круга; на фиг.4 - элемент В на фиг.1; на фиг.5 - элемент Г на фиг.1; на фиг.6 - схема обработки последующего участка винта по обработанному ранее участку по предлагаемому комбинированному способу максимально изношенным алмазно-абразивным кругом, вид сверху.

Предлагаемый комбинированный способ предназначен для фрикционного поверхностного упрочнения и алмазно-абразивной обработки заготовок винтов 1 по копиру 2. Способ включает сообщение алмазно-абразивному кругу 3 и диску трения 4 независимого друг от друга вращательного движения Vк и Vф и продольной подачи Sпр, а заготовке 1 - независимого вращения Vз. Поперечная подача Sпоп инструментов обеспечивается копиром 2, толщина lк которого равна шагу t обрабатываемого винта 1, и обработанной поверхностью.

Копир 2 закрепляется с торца заготовки и соосно ей таким образом, что является продолжением обрабатываемого винта.

Диск трения 4, выполняющий роль щупа, первоначально контактирующий с копиром 2, а затем с обработанной поверхностью заготовки, устанавливают в диаметрально противоположном месте относительно круга 3 на расстоянии в продольном направлении, равном шагу t обрабатываемого винта 1.

Диск трения 4 для фрикционного поверхностного упрочнения закрепляют через упругий элемент 5 с помощью фланцев 6 на валу 7 индивидуального электропривода 8.

Радиус RФ рабочей поверхности в продольном сечении диска трения 4 равен радиусу RК периферийной рабочей поверхности в продольном сечении алмазно-абразивного круга 3.

Для повышения точности обработки необходимо стремится к минимальным значениям радиусов RФ и RК.

Диск трения 4, выполняющий роль подвижного люнета при обработке нежестких заготовок винтов, нагружают силой РФ прижима к заготовке, равной силе РУ резания, развиваемой кругом 3.

Работа по предлагаемому комбинированному способу фрикционного поверхностного упрочнения с алмазно-абразивной обработкой винтов по копиру производится в следующей последовательности.

На заготовку винта 1, предварительно прошедшую черновую обработку, с торца устанавливают копир 2 таким образом, чтобы не нарушилось базирование заготовки и продольная ось винта совпала с осью центров станка, на котором производится обработка.

К установленной, например, в патроне 9, оснащенном кулачками 10, и поджатой задним центром 11 токарного станка заготовке винта сзади подводят диск трения 4 с помощью маховичка 12, который смонтирован на винте 13 поперечного суппорта 14 станка. Винт 13 воздействует на подвижную плиту 15 через пружину 16, создавая определенное усилие РФ на диске трения 4. Далее маховичком 17, который установлен на винте 18, связанном с верхней подвижной плитой 19, к заготовке подводится алмазно-абразивный круг 3, смонтированный на шпинделе шлифовальной головки 20, которая установлена на верхней подвижной плите 19. По лимбу (не показан) маховичком 17 устанавливается глубина шлифования и включается продольная подача Sпр.

При чистовой обработке винта 1 по предлагаемому комбинированному способу по копиру 2 шлифуют небольшой начальный участок заготовки, равный длине шага t; далее диск трения 4 перемещается по обработанному ранее участку поверхности заготовки.

Принудительное встречное вращательное движение с целью фрикционного поверхностного упрочнения сообщается диску трения 4 только после прохождения копира 2 в момент вступления в контакт с заготовкой.

Упругий элемент 5, посредством которого диск трения 4 закреплен на валу 7, служит для гашения вибраций, возникающих от погрешности формы диска и копира при их обкатывании и контакте, а также для возможности регулирования усилия прижатия диска трения к обрабатываемой поверхности. Изменение жесткости упругого элемента 5 зависит от степени сжатия фланцев 6, между которыми расположен упругий элемент с диском трения.

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 - D=27-0,05 мм, эксцентриситет e1=1,65 мм, е=3,3 мм, шаг t=28±0,01 мм, шероховатость Ra=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 и головкой для фрикционного поверхностного упрочнения, установленными соответственно спереди и сзади заготовки, на поперечном суппорте станка, с абразивным дисковым однониточным кругом типа ПП 200×16×32 ГОСТ 2424-83 44А 8-16 ВМ1-ВМ2 8-12 К. При правке периферийная рабочая поверхность круга спрофилирована торообразно с радиусом RК=5 мм, скорость круга vК=31,42 м/с, nК=3000 об/мин, окружная скорость заготовки - vЗ=15,1 м/мин, nЗ=160 об/мин, продольная подача Sпр=2 мм/об. Копир, изготовленный толщиной lК=28 мм, равной шагу обрабатываемого винта, был установлен на заготовке на цилиндрическую шейку, предусмотренную конструкцией винта, и сбазирован с заготовкой по фаске.

Диск трения для фрикционного поверхностного упрочнения выполнен из титанового сплава ВТ-5 с шириной рабочей поверхности 10 мм, наружным диаметром 200 мм и рабочей поверхности в продольном сечении RФ=5 мм. Частота вращения диска - nФ=3000 мин-1, vФ=31,42 м/с.

Давления фрикционного диска и круга на заготовку, создаваемые механизмами поперечной подачи станка, составляли РФУ=0,05...0,1 кН. В зоны обработки подавали СОЖ.

Требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Тм=7,6 мин (против Тмбаз=16,5 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании винтов на модернизированном токарном станке 1К62 на АО "Ливгидромаш").

Для обеспечения необходимого качества и размерной точности обработки потребовалось основного времени в 2 раза меньше, чем при раздельном шлифовании и фрикционном поверхностном упрочнении.

При этом глубина и микротвердость упрочненного слоя (белой зоны) составляла соответственно 0,17...0,19 мм и 8...9 ГПа с постепенным понижением микротвердости по глубине до исходного состояния - 2,3...2,7 ГПа.

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 комбинированного способа фрикционного поверхностного упрочнения совместно с алмазно-абразивной обработкой винтовых поверхностей винтов по копиру и обработанной поверхности расширились технологические возможности, улучшилось качество, повысилась износостойкость и долговечность обрабатываемых заготовок за счет поверхностного упрочнения, повысилась производительность обработки за счет выбора оптимальных режимов обработки, упростилась правка, снизилась трудоемкость настройки и уменьшился расход абразива.

Комбинированный способ алмазно-абразивной обработки с фрикционным поверхностным упрочнением винтов по копиру, включающий сообщение алмазно-абразивному кругу независимого вращательного движения и поступательного перемещения, связанного с продольной подачей, а заготовке - вращения, отличающийся тем, что вращение заготовки и продольную подачу инструмента осуществляют независимо, а поперечную подачу инструмента обеспечивают обработанной поверхностью и копиром, толщину которого выбирают равной шагу обрабатываемого винта, причем копир закрепляют на торце заготовки, а контактирующий с ним щуп выполняют в виде диска трения и используют в качестве инструмента для фрикционного поверхностного упрочнения, закрепляемого через упругий элемент с помощью фланцев на валу индивидуального электропривода, и устанавливают в диаметрально противоположном месте относительно алмазно-абразивного круга на расстоянии в продольном направлении, равном шагу обрабатываемого винта, при этом радиус рабочей поверхности диска трения в продольном сечении выбирают равным радиусу периферийной рабочей поверхности алмазно-абразивного круга в продольном сечении, при этом диск трения используют в качестве подвижного люнета и нагружают силой прижима к заготовке, равной силе резания, развиваемой алмазно-абразивным кругом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании и полировании поверхностей деталей. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании и полировании поверхностей деталей. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании и полировании поверхностей деталей. .

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении дисков бесступенчатой коробки передач. .

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в люнетах круглошлифовальных станков для бесцентровой обработки, например, дорожек качения или буртов наружных или внутренних колец подшипников качения.

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано при изготовлении пластин из слитков или булей монокристаллов, например, сапфиров. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при чистовой обработке деталей типа колец высокоточных подшипников. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при чистовой обработке деталей типа колец высокоточных подшипников. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для различных технологических операций с использованием энергии ультразвуковых колебаний. .

Изобретение относится к области машиностроения, машинам для обработки конструкционных материалов. .

Изобретение относится к области технологии машиностроения, чистовой обработке нежестких деталей. .

Изобретение относится к области обработки материалов резанием, точению закаливающихся сталей. .

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для совмещенной токарно-абразивной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей типа валов. .

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться при совмещенной токарно-абразивной обработке наружных цилиндрических поверхностей деталей типа валов.

Изобретение относится к металлообрабочке, включающей профилирование снятием стружки и прокаткой при производстве колец преимущественно шарикоподшипников . .

Изобретение относится к области машиностроения, обработке точных винтов из труднообрабатываемых материалов
Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при сверлении глубоких отверстий малого диаметра в деталях из мягкого (вязкого) материала, например меди, свинца, используемых в мундштуках для сварочных полуавтоматов и небольших деталях, имеющих небольшую толщину стенок
Наверх