Способ шлифования сферического торца на конических роликах
Владельцы патента RU 2674187:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в подшипниковой промышленности при обработке сферических торцов конических роликов. Ролики располагают между торцами жесткого и мягкого дисков, установленных соосно и вращающихся вокруг своих осей. Базирование каждого ролика осуществляют по наружной поверхности путем ее контакта с призмой жесткого диска, по торцу ролика - путем контакта неподвижного центра жесткого диска с центровым отверстием в его торце и при силовом замыкании ролика посредством контактирующей части мягкого диска. В результате повышается точность и качество поверхностного слоя сферического торца конического ролика. 4 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подшипниковой промышленности.
Известны аналогичные способы шлифования сферических торцов конических роликов (а.с. 192652, БИ 5, 1967; а.с. 225733 от 05.06.1965, БИ 27, 29.08.68; а.с. 1278188 от 10.04.85, БИ 47, 23.12.86). В аналоге (а.с. 192652, БИ 5, 1967) заготовка ролика устанавливается образующей конической поверхности по первой направляющей базе путем контакта с опорным диском, по второй направляющей базе - за счет контакта с пазом сепаратора, по опорной базе - контактом малым торцем с торцевым упором в пазу сепаратора. Заготовка ролика лишается шестой степени свободы за счет контакта образующей конической поверхности с упругим диском. Обработку ведут периферией шлифовального круга. Погрешность расположения основной и вспомогательной технологических баз уменьшают с помощью механизма, выполненного в виде упругого диска, компенсирующего разноразмерность по диаметру, углу и отклонение от круглости. Ролик движется в плоскости круговой подачи. Однако аналогичные способы шлифования сферических торцов конических роликов имеют недостаток. Он заключается в недостаточной точности шлифуемой поверхности. Это вызвано тем, что ролики базируют в трех материальных системах, подвижных друг относительно друга: жестком и упругом дисках, и сепараторе. Каждая система расположена на своей оси вращения и, следовательно подвержена погрешностям вращения, которые суммарно складываются и передаются обрабатываемой сферической поверхности ролика.
В качестве прототипа по своей технической сущности наиболее близко подходит способ шлифования сферических торцов конических роликов (а.с. 2351454, кл. В24В 11/00, 10.04.2009).
В способе-прототипе шлифуемые конические ролики устанавливают между опорным (жестким) и приводным (упругим) дисками. На опорном диске расположены с угловым шагом встроенные опорные элементы -призмы, с которыми контактирует заготовка по образующей конической поверхности, чем реализуется двойная направляющая база. На опорном диске имеется выступ, на котором встроены с угловым шагом регулируемые опоры, лежащие в плоскости симметрии, чем реализуется опорная база. Шестой степени свободы заготовка лишается путем контакта с упругим материалом приводного диска.
Такое базирование конического ролика в способе-прототипе обеспечивают ему необходимые положение и два движения подачи: вокруг оси дисков и собственной оси. Этим обеспечивается формообразование поверхности сферического торца.
Однако способ-прототип имеет недостаток - значительную погрешность базирования, связанную с увеличением момента трения и возможность скольжения малого торца ролика относительно опоры, реализующей пятую степень свободы. Упругому диску при вращении конического ролика необходимо преодолеть: силы трения в призме на жестком диске, силы резания, силы трения между двойным упором и заготовкой ролика. Заявляемый способ шлифования лишен указанного недостатка.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе шлифования сферического торца конических роликов, при котором конические ролики располагают между торцами жесткого и мягкого дисков, установленных соосно и вращающихся вокруг своих осей, а конические ролики базируют по наружной конической поверхности и вращают вокруг своей оси, базирование конических роликов производят по двум двойным опорным и двум опорным базам, которые осуществляют посредством укороченной призмы и неподвижного относительно ее центра, расположенных на жестком диске, контактирующих соответственно с образующими наружной конической поверхности и центровым отверстием, дополнительно выполненным в малом торце конического ролика, и укороченной контактирующей частью торца мягкого диска.
Техническим результатом изобретения является повышение точности и качества поверхностного слоя сферического торца конического ролика. Технический результат достигается тем, что базирование конических роликов производят по двум двойным опорным базам и двум опорным базам укороченной призмы и неподвижного относительно ее центра, расположенных на жестком диске, контактирующих с соответственно с образующими наружной конической поверхности и центровым отверстием, дополнительно выполненным в малом торце конического ролика, и укороченной контактирующей частью торца мягкого диска.
Отличительный признак изобретения - иное выполнение базирования конического ролика, а именно: по двум двойным опорным и двум опорным базам, которые осуществляют посредством контакта конического ролика с укороченной призмой и неподвижным относительно ее центром, расположенных на жестком диске, контактирующих соответственно с образующими наружной конической поверхности и центровым отверстием, дополнительно выполненным на малом торце конического ролика, и укороченной контактирующей частью торца мягкого диска. Контакт конического ролика его образующей конической поверхностью с укороченной призмой лишает конический ролик двух степеней свободы, чем обеспечивается базирование по двойной опорной базе. Контакт конического ролика, а именно коническим центровым отверстием, выполненном в малом торце. конического ролика, с центром, расположенным на жестком диске, лишает конический ролик еще трех степеней свободы, чем обеспечиваются двойная опорная и опорная базы вдоль его оси при силовом замыкании конического ролика посредством укороченной контактирующей части торца мягкого диска. В итоге реализации изобретения конический ролик базируется с помощью двух установочных элементов: короткой призмы и центра, жестко закрепленных на одном материальном объекте, а именно - жестком диске.
Доказательство возможности решения технической задачи с помощью реализации отличительного признака изобретения. В прототипе на опорном диске расположены с угловым шагом призмы с встроенными опорными элементами, с которыми контактирует заготовка по образующей, чем реализуется двойная направляющая база, и опорная база, реализуемая опорой. В изобретении на жестком опорном диске расположена одна укороченная призма, чем реализуется двойная опорная база, и неподвижный центр в плоскости симметрии призм, реализующий двойную опорную и опорную базы. Этим значительно уменьшается суммарная погрешность за счет использования иных базирующих элементов (укороченная призма и неподвижный центр), т.к. уменьшается площадь контакта обрабатываемого ролика с жестким диском и уменьшаются силы трения образующей ролика об опорные элементы призмы. Следовательно, повышается точность сферического торца обрабатываемого ролика. Таким образом, реализацией отличительного признака доказана возможность решения технической задачи.
Анализ известных технических решений и сравнений с ними заявленного способа показал, что в них нет отличительных признаков заявки. Поэтому известные технические решения не позволяют решить поставленную техническую задачу. Следовательно, отличительные признаки заявляемого способа шлифования являются существенными.
В заявке представлены следующие графические материалы:
фиг. 1 - схема обработки сферического торца конических роликов (вид спереди);
фиг. 2 - то же, разрез А-А;
фиг. 3 – то же, вид Б;
фиг. 4 - схема базирования конического ролика.
Конический ролик 1 имеет возможность быть установленным между жестким диском 2 и мягким диском 3. На жестком диске 2 имеются равномерно расположенные с угловым шагом укороченные призмы 5, которые имеют возможность контактировать с коническим роликом 1 по наружной конической поверхности, чем реализуется двойная опорная база. На жестком диске 2 имеется внутренний цилиндрический выступ 4, в который встроены с угловым шагом неподвижные центры 7, лежащие в плоскости симметрии призм 5. С неподвижными центрами 7 имеют возможность контактировать центровые отверстия 8, расположенные на малом торце конического ролика 1, противоположного обрабатываемому сферическому торцу 10. Этим реализуются двойная опорная и опорная базы, лишающие конический ролик 1 трех степеней свободы. Силовое замыкание конического ролика 1 и его вращение вокруг своей оси реализуется за счет контакта с рабочей поверхностью 6 мягкого диска 3 и укороченными призмами 5 жесткого диска 2. Конический ролик 1 получает возможность одновременно двух вращений: одного вокруг своей оси и второго вокруг оси вращения дисков. Главным рабочим движением является вращение шлифовального круга 9, заправленного по радиусу сферы обрабатываемой поверхности сферического торца 10. Шлифовальный круг 9 может быть выполнен составным, собранным из нескольких частей, например трех. Каждая часть предназначена для выполнения одного из трех переходов: чернового, получистового, чистового. Шлифовальный круг 9 имеет возможность обрабатывать сферический торец 10 конического ролика 1, вращаясь вокруг своей оси, а конический ролик 1 имеет возможность одновременно участвовать в двух вспомогательных движениях: вокруг своей оси и вокруг оси дисков.
Способ шлифования конических роликов в динамике. Перед шлифованием станок настраивают. Правят шлифовальный круг 9 по заданной величине радиуса сферы конического ролика 1. Оси жесткого диска 2 и мягкого диска 3 располагают так, чтобы слой мягкого материала 6 мягкого диска 3 мог создавать необходимую силу давления на конический ролик 1 для вращения ролика вокруг своей оси и в тоже время, чтобы осуществлялась загрузка и выгрузка роликов в определенных местах. Шлифовальный круг 9 располагают так, чтобы был обеспечен требуемый съем припуска каждой частью круга. Включают вращение шлифовального круга 9, жесткого диска 2 и мягкого диска 3 с нужными частотами вращения. Конические ролики 1 загружают в зону загрузки. Каждый ролик 1 автоматически базируется на призме 5 и центре 7. Происходит силовое замыкание конического ролика за счет мягкого материала 6 на мягком диске 3 и за счет призмы 5 и центра 7, расположенных на жестком диске 2. Мягкий диск 3 путем силового замыкания конического ролика 1 посредством его контактирующей части сообщает вращение коническому ролику 1 вокруг своей оси за счет силы трения. В тоже время, за счет одновременного вращения жесткого 2 и мягкого 3 дисков в противоположные стороны, в работу вступают последовательно отдельные части шлифовального круга 9, снимая черновой, получистовой и чистовой припуски. Шлифование конического ролика 1 ведут с обильным охлаждением. Попав в зону выгрузки, конические ролики 1 выпадают из зоны установки в тару.
Пример конкретного выполнения заявленного способа шлифования сферического торца конического торца радиально-упорного роликового подшипника 6-7807у. Ролик имеет следующие размеры: длину 19,3-0,1 мм; наибольший диаметр 9,68 мм; угол конуса 2°; радиус сферы торца 138-10 мм; высота шероховатости сферического торца 0,20 мкм; биение сферического торца 0,005 мм; высота волнистости сферического торца 0,005 мм. Обработку ведут на сферошлифовальном станке модели ВШ-680. Режимы шлифования: припуск, снимаемый при шлифовании 0,1 мм; скорость шлифования 17-20 м/с; частота вращения шлифовального круга nкр=985 мин-1; скорость круговой подачи 1,15 м/мин; частота вращения мягкого диска 42,7 мин-1. Характеристика частей шлифовального круга: 14А16ПС2Б (63 мм); 14А8ПСМВ (80 мм); 92ЕМ28ПМ3Гр (20 мм). Состав СОЖ: нитрит натрия 4-7 г/л; эм. Рикос 25-30 г/л. После шлифования заявляемым способом ролики имели геометрические параметры: шероховатость 0,14 мкм; высота волнистости 0,2 мкм; высота огранки 1,1 мкм.
Способ шлифования сферического торца конических роликов, включающий размещение конических роликов между торцами жесткого и мягкого дисков, установленных соосно и вращающихся вокруг своих осей, и базирование конических роликов по наружной конической поверхности и торцу, противоположному их сферическому торцу, отличающийся тем, что базирование конических роликов производят с помощью жесткого диска, имеющего равномерно расположенные с угловым шагом призмы и неподвижные центры, лежащие в плоскости симметрии призм, при этом базирование каждого конического ролика осуществляют по наружной поверхности путем ее контакта с призмой с обеспечением двойной опорной базы, по торцу конического ролика - путем контакта упомянутого неподвижного центра с центровым отверстием, выполненным в торце конического ролика, с обеспечением двойной опорной базы и опорной базы вдоль его оси, и при силовом замыкании конического ролика посредством контактирующей части мягкого диска.
