Способ обработки осерадиальных внутренних закрытых выточек в заготовках колец
Изобретение относится к области металлообработки, к изготовлению подшипников. Способ предназначен преимущественно для обработки наружных двухбортовых колец цилиндрических роликоподшипников, предшествующий токарной обработке их наружных цилиндрических поверхностей и торцов с вращением заготовки. Для повышения производительности обработку выточек с длиной образующей, превышающей 14 мм, ведут фрезерованием одной дисковой фрезой или набором дисковых фрез. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области металлообработки деталей класса колец резанием и может быть использовано в подшипниковой промышленности при обработке наружный двухбортовых колец цилиндрических роликоподшипников серий 32000, 42000, 62000, 92000, изготавливаемых по ГОСТ 8328-75, и серии 292000 по ГОСТ-5377-60, а также на других предприятиях машиностроения.
В приведенных государственных стандартах длина образующей внутренних закрытых выточек наружных двухбортовых колец колеблется в пределах от 6,5 до 100 мм.
Известно, что расточка указанных выточек с длиной образующей до 12 мм производится широкими резцами с радиальной подачей, указанные доводы подтверждаются Общемашиностроительными нормативами резания (см. Справку об исследовании заявляемого объекта по НТЛ п.20, 33, 36).
Известно также, что расточка выточек с длиной образующей более 14 мм широкими резцами с радиальной подачей на одно- или многошпиндельных полуавтоматах и автоматах, токарных станках практически не рекомендуется из-за резкого увеличения усилий резания, вызывающих сильную вибрацию узлов и приводящих к поломкам резцов.
Известно также, что для снижения усилий резания и повышения виброустойчивости, расточку выточек с длиной образующей более 14 мм резцами с шириной режущих кромок 6...12 мм с радиальной подачей ведут путем многократных шаговых переустановок с зачисткой образующей выточки после последнего прохода перемещением резца вдоль образующей, при этом, вследствие износа режущей кромки резца и уменьшения упругих деформаций СПИД (системы станок-приспособление-инструмент-деталь) образующая выточки приобретает седлообразность (вогнутость), снижающая припуск на последующее шлифование образующей выточки.
В подшипниковой промышленности процесс расточки выточек усложняется требованиями конструкторских чертежей на наружные двухбортовые кольца цилиндрических роликоподшипников - необходимостью обеспечения размерных цепей - положения базового борта и выточки к одному из торцов кольца, что влечет за собой введение операции клеймения базового торца и не обеспечивает оптимальность и разность припусков для последующего шлифования поверхностей, торцов бортов, ограничивающих выточку (см. фиг.1), при этом процессу расточки выточек предшествует обработка сначала внутренней цилиндрической поверхности бортов и одного из торцов, а затем наружной цилиндрической поверхности и второго торца с двух установок заготовки на одном двухиндексном токарном автомате.
Расточка выточек производится на второй операции с одной установки заготовки в трех позициях, прерываемых проточкой двух галтелей, сначала широкими прорезными резцами в два перехода на двух позициях, а затем расточкой оставшегося выступа с радиальной подачей резца или с его продольной подачей.
Обработка заготовок колец в две операции с трех установок резко снижает точность обработки поверхностей и их взаимного расположения.
Проведенным авторами анализом научно-технической литературы за последние семьдесят лет установлено, что проблема расточки внутренних закрытых выточек с длиною образующей в пределах 14...100 мм в заготовках класса колец остается актуальной до настоящего времени.
Техническим результатом предлагаемого изобретения являются:
- повышение производительности при расточке внутренних закрытых выточек в заготовках класса колец;
- обеспечение оптимальных гарантированных припусков на последующее шлифование торцов колец, торцов бортов, ограничивающих выточку, образующей выточки;
- повышение точности взаимного расположения поверхностей кольца;
- обезличивание базы для их последующего шлифования.
Эти результаты достигаются тем, что:
- расточку внутренних закрытых выточек с длиной образующей, превышающей 14 мм, в заготовках колец предшествующей обработке наружной цилиндрической поверхности и их торцов ведут фрезерованием одной дисковой фрезой или набором дисковых фрез;
- для уменьшения усилий резания обработки фрезерованием ведут с предельной длиной каждого зуба фрезы, равной 13 мм, и расположением в ней последующих зубьев навстречу предыдущим с перекрытием в шахматном порядке;
- для повышения производительности расточку выточек фрезерованием совмещают с фрезерованием диаметров, ограничивающих ее бортов;
- для обеспечения гарантированного оптимального припуска на последующее шлифование выточек путем исключения седлообразности и обеспечения прямолинейности образующей в сторону выпуклости профилеобразующие кромки зубьев фрезы выполняют радиусными расчетом по формулам в зависимости от размеров допускаемой выпуклости;
- для обеспечения оптимальных припусков на последующее шлифование торцов колец и ограничивающих выточку торцов бортов, повышения точности их взаимного расположения обезличиванием базы для их установки при шлифовании обработку наружной цилиндрической поверхности и двух торцов заготовок колец в одной позиции ведут с использованием зажимного патрона по а.с. № 400423, а одновременную обработку двух торцов - по а.с. №1353581.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображена действующий конструкторский чертеж наружного двухбортового кольца цилиндрического роликоподшипника с размерными цепями;
- на фиг.2 - предлагаемая конструкция кольца с размерными цепями;
- на фиг.3 - схема расточки внутренней закрытой выточки дисковой фрезой с разнесенными в шахматном порядке зубьями;
- на фиг.4 - схема расточки выточки, совмещенной с обработкой внутреннего диаметра, ограничивающих ее бортов набором дисковых фрез;
- на фиг.5 - развертка выточки со схемой возможных вариантов расточки ее с длиной образующей до 100 мм;
- на фиг.6 - расчетная схема для определения радиуса профилеобразующих зубьев одной дисковой фрезы или набора дисковых фрез в зависимости от заданной величины выпуклости образующей выточки.
Радиус профилеобразующих зубьев одной дисковой или набора дисковых фрез определяется через хорду (длину выточки) и высоту сегмента (выпуклость) по формуле
очевидно, второй составляющей можно пренебречь ввиду ее малости, так, при значениях Δ=0,1...0,25 мм и F=40...100 мм она будет равна соответственно 0,05...0,125 мм, тогда
или
- при F≤40 мм Δ=0,1 мм
- при 60≤F>40 мм и Δ=0,15 мм
- при 80≤F>60 мм и Δ=0,2 мм
- при 100≤F>80 мм и Δ=0,25 мм 
Для осуществления способа в зажимном патроне закрепляют заготовку кольца 1 (фиг.2), вводят в отверстие вращающейся заготовки набор дисковых фрез 2, сообщают ей встречное вращение, подводят к заготовке и осуществляют рабочую подачу. По достижении заданных операционным чертежом размеров диаметра выточки выводят набор дисковых фрез 2 из заготовки, отключают станок и снимают полуобработанную заготовку.
Последующую обработку наружной цилиндрической поверхности и торцов с установкой, базированием, закреплением по обработанной выточке ведут в одной позиции с использованием зажимного патрона по а.с. №400423, а одновременную обработку двух торцов по a.c №1353581.
Пример конкретного исполнения
Начата разработка проекта модернизации токарно-винторезного станка 1К62 с ориентировочными сроками: окончания проектирования - 2006 г., изготовления узлов, зажимных патронов, наборов фрез в 2007 г., проведения всесторонних испытаний на расточке выточек длиной образующей 40, 60, 100 мм в 2008 г.
Спроектирован, изготовлен, испытан зажимной патрон по а.с. №400423 на обработке наружных двухбортовых колец цилиндрического роликоподшипника 32309К с длиной образующей выточки 14 мм в количестве 100 шт. со следующими результатами:
- непараллельность торцов кольца и поверхностей бортов, ограничивающих выточку, к каждому из торцов кольца - 0,03 мм при допуске по действующей документации - 0,2 мм,
- конусность торцов кольца - отсутствует, при допуске - 0,1 мм;
- ширина выточки - 0,03 мм при допуске 0,09 мм;
- шероховатость RZ поверхностей мкм: наружной цилиндрической поверхности - 20,
торцов кольца - 20,
торцов бортов выточки - 10,
образующей выточки - 15
при допуске - 20.
Использование способа в подшипниковой промышленности позволит:
1) повысить производительность обработки заготовок наружных двухбортовых колец цилиндрических роликоподшипников в 1,5...2 раза,
2) повысить точность обработки и взаимного расположения обработанных поверхностей в 5...6 раз.
1. Способ обработки осерадиальных внутренних закрытых выточек в заготовках класса колец, преимущественно при изготовлении наружных двухбортовых колец цилиндрических роликоподшипников, предшествующий токарной обработке их наружных цилиндрических поверхностей и торцов, с вращением заготовки, отличающийся тем, что для повышения производительности обработку выточек с длиной образующей, превышающей 14 мм, ведут фрезерованием одной дисковой фрезой или набором дисковых фрез.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для уменьшения усилий резания сначала развертку выточки разбивают на ряд отдельных замкнутых участков, в каждом из которых последующий зуб фрезы располагают навстречу предыдущему с перекрытием в шахматном порядке, при этом предельную длину образующей каждого зуба принимают равной 13 мм.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения производительности обработку выточек совмещают с обработкой диаметров ограничивающих ее бортов, при этом размер диаметров ступеней сборной фрезы определяют полуразностью номинальных диаметров выточки и бортов, а для повышения виброустойчивости фрезерования шаг зубьев боковых фрез смещают по отношению к фрезе выточки на половину шага последней.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения гарантированного припуска на последующее шлифование образующей выточки путем исключения седлообразности и обеспечения прямолинейности образующей выточки в сторону выпуклости производящий радиус R профилеобразующих кромок зубьев фрезы выполняют по формулам
при ширине выточки F≤40 мм и выпуклости Δ=0,1 мм 
при 60≤F>40 мм и Δ=0,15 мм, 
при 80≤F>60 мм и Δ=0,2 мм 
при 100≤F>80 мм и Δ=0,25 мм 
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выточку кольца обрабатывают для одновременного базирования по двум ее обработанным торцам и крепления по ее диаметру при последующей обработке наружной цилиндрической поверхности и торцов заготовок колец в одной позиции для обеспечения оптимальных припусков на шлифовальную обработку торцов колец и ограничивающих выточку торцов бортов, повышения точности их взаимного расположения и обезличивания базы для их шлифования.
