Способ базирования цилиндрических деталей и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскмк

Социалистическка

Республик (111738826

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63 ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)M. Кл. (22) Заявлено 21.03.78 (21) 2592980/25-08 с присоединением заявки J%

В 23 0 3/14

В 24 В 5/34

F 16 С 27/02

Гоаудорстввнный комитет

СССР (28) Приоритет

Опубликовано 05.06.80. Бюллетень N до делам изобретений и отнрытий (53) УДК 62 — 229. .324 (088.8) Дата опубликования описания,05.06.80

I (72) Автор изобретения

А. В. Быховцев

Московское специальное конструкторское бюро автоматических- линий и специальных станков (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ БАЗИРОВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ Е10 ОСУ!ЦЕСТВЛЕНИЯ с

Изобретение относится к станкостроению, в частности к способам и устройствам для ба зирования деталей при их обработке на металлорежущих станках и при контроле на приборах и может быть использовано, например для базирования колец подшипников качения и гильз двигателей внутреннего сгоранйя при обработке на круглошлифовальных станйнах.

Известен способ базирования цилиндрических деталей, использующий гидростатический принцип базирования.

Устройство для осуществления этого способа имеет неподвижную гидростатическую опору, позволяющую базировать детали без вращения опоры и деформации деталей.

В известном способе деталь фиксируют в осевом направлении и взвешивают над жесткой цилиндрической оправкой путем подачи текучей среды (жидкости или газа) под давлением в зазор между деталью и неподвижной жесткой цилиндрической оправкой, Недостаток известного способа заключается . в том, что наличие геометрических погрешностей, например некрутлости базовых поверхнос2 тей тонкостенных деталей, приводит к повышен ной деформации последних и к ухудшению геометрии обрабатываемой поверхности, т.е. к некруглости или овальности. При базировании толстостенных деталей наблюдается переменная жесткость базирования и направления силы резания, т.е. радиальные жесткости базирования деталей по периметру каждого поперечного сечения сильно разливаются между собой, что

10 также приводит к некруглости илй овальной обрабатываемой поверхности деталей.

Устройство для осуществления данного спо. соба представляет собой гидростатическую опо- ру с осевым упором и неподвижнОй, жесткой !

ЦилинДРической GIlPRBKoH» HM0NBleH Ho+Bog8" щие каналы для подачи текучей среды в зазор между оправкой и деталью (1).

Однако устройство не обеспечивает точного базирования деталей из-за влияния неточности их базовых поверхностей на форму тонкостен ных деталей и на жесткость базирования толстостенных деталей.

Целью изобретения является повышение точности путем уменьшения возникающих из-за

3 738 геометрических погрешностей базовых поверхностей деталей деформации тонкостенных деталей и неравномерности радиальной жесткости базирования по периметру каждого поперечного сечения толстостенных деталей.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе базирования цилиндрических деталей, включающем такие операции, как фиксирование деталей в осевом направлении и взвешивание их над цилиндрической оправкой путем 1 подачи текучей среды (жидкости или газа) под давлением в зазор между деталью и оправкой, производят выравнивание величины зазора между деталью и оправкой по периметру в каждом их поперечном сечении путем деформации оправки под действием давления теку кй средьь.

Для осуществления, предлагаемого способа устройство выполнено в виде гидростатической опоры, имеющей неподвижную цилиндрическую оправку с осевым упором, подводящими каналами для подачи текучей среды в зазор между оправкой и деталью. Для повышения точности базирования за счет уменьшения деформации тонкостенных деталей и неравномерности радиальной жесткости базирования по периметру каждого поперечного сечения толстостенных деталей, в предлагаемом устройстве оправка выполнена в виде, по крайней мере, одной тонкостенной полузакрытой оболочки, жестко и консольно закрепленной на неподвижном цилиндрическом стержне и имеющей толщину, меньшую толщины стенки базируемой детали, Кроме того, для повышения устойчивости оправки между оболочкой и стержнем со стороны открытого конца оболочки установлено эластичное уплотнение, образующее замкнутую кольцевую полость между оболочкой и стержнем.

Кольцевая полость сообщается с подводящими каналами, Подводящие каналы могут быть выполнены в стенке оболочки и в виде дроссельных отверстий, что обеспечивает возможность повышения жесткости при работе оправки на текучей газовой среде.

На фиг, 1 — 3 показаны схемы и устройство базирования коротких деталей типа колец; на фиг. 4 — 6 — схемы и устройство базирования длинных деталей типа втулок; на фиг. 7 — сечение А-А на фиг. 1 — 6 (представлена схема деформирования деталей и оправки при базиро вании тонкостенных деталей типа колец или втулок в одном из сечений (левом); на фиг.8 сечение Б-Б, на фиг. 4 — 6 (изображена схема деформации деталей и оправки при базировании тонкостенных деталей типа колец или втулок в другом их сечении (правом).

Способ базирования заключается в том, чм деталь 1 помешают на цилиндрическую оправ826 4 ку 2 и базируют в осевом направлении с помощью упора 3. После чего в зазор S подают под давлением Р„текучую среду (жидкость или газ). При этом давление в зазоре S между деталью 1 и оправкой 2 распределяется по периметру каждого поперечного сечения пропорционально величинам зазоров. Например, при овальном отверстии базируемой детали давления в двух точках в зазорах $ и $г, изме0 ренных вдоль разных взаимно перпендикулярных диаметров оправки, будут пропорциональны величинам этих зазоров. Неравномерность давления в зазорах S> и S уменьшают за счет деформирования оправки 2, используя текучую

15 среду между оправкой 2 и деталью 1, тем самым осуществляется выравнивание зазоров S> и $г (фиг, 7).

Так, при базировании тонкостенных деталей за счет давления текучей среды произвоgp дится деформирование оправки 2 в сечении

А-А на величины t> и t, в разных взаимно перпендикулярных направлениях. Деталь деформируется при этом на незначительные величины К и Кг в тех же направлениях (фиг. 7).

В другом сечении Б-Б тонкостенной детали и оправки производится выравнивание радиальных зазоров $з u Sq (фиг.8) за счет деформирования оправки 2 на величины tz и t4, а детали на величины Кз и К4. В результате

30 чего происходит выравнивание радиальных зазоров S и S2, $з и S, соответственно в сечениях А-А и Б-Б оправки 2 и детали 1, т.е. после базирования в сечении А-А зазор

f k

S, становится примерно равным зазору S>, а в

Л 35 сечении Б-Б зазор $Э становится равным зазо.р ру $4. При этом за счет деформирования оправки 2 давлением текучей среды детали 1 деформируются на незначительные величины К1, Кг. Кз а

40 Таким образом, происходит как бы копирование оправкой 2 формы базового отверстия детали 1, причем при этом снижается деформация детали 1, взвешенной над оправкой 2 с помощью текучей среды, Следовательно, повыша45 ется точность базирования за счет снижения деформации тонкостенных деталей из-за геометрических погрешностей их базовых поверхносl тей, например разной овальности отверстия детали в различных сечениях.

50 При базировании толстостеннйх деталей за счет давления текучей среды осуществляют деформирование только оправки 2, при этом обеспечивается повышение точности базирования за счет уравнивания зазоров и давлений в зазорах в различных сечениях детали и оправки, т.е. за счет снижения неравномерности радиальной жесткости базирования в каждом по. перечном сечении толстостенных деталей, выз826 6

Деталь 1 взвешивается над оправкой 2 и фиксируется, в осевом направлении упором 3. Текучая среда может подаваться и в замкнутые кольцевые полости 8 и ll между оправкой 2, стержнем 6 и уплотнениями 7 и 10. При этом распределение давления в зазоре между оболочкой и деталью по периметру каждого из поперечных сечений детали и оправки определяется в основном геометрией отверстия детали.

В результате неравномерного давления в зазоре по периметру каждого поперечного сече,ния детали и оправки происходит одновременная деформация оболочки оправки 2 и тонкостенной детали 1, причем величины их дефор:мации обратно пропорциональны их жесткостям.

Поэтому с целью уменьшения деформации детали желательно тонкостенную полузакрытую оболочку выполнять с толщиной, меньшей толщины базируемой детали. Минимальная толщи-. на стенок оболочки определяется из условий устойчивости ее под действием сжимающих сил и жесткости на изгиб при нагружении ее через деталь силами, например при базировании детали на круглошлифовальном станке.

В результате деформации оболочки деформация тонкостенных деталей уменьшается, что обеспечивает повышение точности базирования тонкостенных деталей и получение хорошей цилиндричности при обработке их наружных поверхностей, например на круглоовальном станке.

При базировании толстостенных деталей с погрешностями геометрии их базового отверстия деформируется за счет давления текучей среды только тонкостенная оболочка оправки 2.

В этом случае происходит выравнивание зазоров по периметру каждого поперечного сечения оправки и детали, следовательно, выравнивается и давление во всех точках зазора в каждом поперечном сечении оправки и детали. Это обеспечивает повышение точности базирования толстостенных деталей за счет уравнивания давлений и уменьшения неравномерности радиальной жесткости по периметру каждого поперечного сечения детали и оправки. Для повышения устойчивости тонкостенной оболочки и обеспечения возможности использования повышенного давления текучей среды в зазоре между деталью и оболочкой оправки используют оправки с установленными между свободными концами оболочек эластичными уплотнениями 7 и 10 (фиг.2 и 3; фиг. 5 и 6), В таких опорах оправка деформируется под действием рйзницы внешнего (в зазоре) и внутреннего (в кольцевой полости) давлений.

5 738 ванной геометрическими погрешностями их базовых поверхностей, например разной овальности отверстия детали в различных сечениях.

Устройство для базирования цилиндрических деталей, например при обработке деталей на круглошлифовальном станке, выполнено в виде гидростатической опоры (фиг. 1 — 6), содержащей неподвижную цилиндрическуюоправку 2, осевой упор 3 и подводящие каналы 4 и 5. Оправка 2 имеет форму тонкостен- о ной цилиндрической полузакрытой оболочки, жестко и консольно закрепленной на цилиндрическом стержне 6, на котором также может быть укреплен и осевой упор 3.

Для базирования коротких деталей типа 1ч колец могут быть использованы гидростатичес- . кие опоры (фиг. 1 и 2), а также гидростатическая опора (фиг. 3). Для устойчивости оправки 2 может быть установлено эластичное уплотнение 7, образующее замкнутую кольцевую полость 8 между оправкой 2 и стержнем 6, соединенную с подводящими каналами 5. Гидростатическая опора (фиг. 3) также имеет уплот нение 7, образующее замкнутую кольцевую полость 8 между оправкой 2 и стержнем 6, подводящие каналы 9 выполнены в тонкостенной оболочке и в виде дроссельных отверстий, причем подводящие каналы 5 и 9 соединены с кольцевой полостью 8.

Длинные детали типа колец могут базироваться на гидростатических опорах (фиг. 4 и 5), а также гидростатической опоре (фиг. 6).

Такие опоры отличаются от соответствующих опор для базирования коротких деталей только количеством элементов. В них цилиндрическая оправка 2 выполнена в виде двух полузакрытых тонкостенных оболочках консольно и жестко закрепленных на стержне 6. Для устойчивости оправки 2 между свободными концами тонкостенных оболочек и стержнем 6 установлены "эластичные уплотнения 7 и 10, образующие замкнутые кольцевые полости 8 и 11, соединенные с подводящими каналами 5 (фиг. 5). Гидростатическая опора (фиг. 6) также имеет уплотнения 7 и 10, образующие зам- 4 кнутые кольцевые полости 8 и 11, соединенные с подводящими каналами 5 и 9. Подводящие каналы 9 выполнены в тонкостенных оболочках и в виде дроссельных отверстий. Для уменьшения деформации базируемых деталей оправка 2 имеет толщину стенки, меньшую толщины стенки деталей.

Предлагаемые гидростатические опоры работают следующим образом.

После помещения детали 1 на оправку 2 в зазор между оправкой и деталью подается по подводящим каналам 4, 5 и 9 текучая

Ф 1 среда (жидкость или газ) под давлением Р„.

Это обеспечивается тем, что текучая среда подается под давлением Рн как в зазор между оболочкой оправки 2 и деталью 1, так и в

738826

7 кольцевые полости 8 и 11, образованные оболочкой, стержнем и эластичными уплотнениями.

При этом давление изнутри оболочки нагружает ее равйомерно распределенной силой по всей поверхности, а давление снаружи распределяется неравномерно, в соответствии с переменной величиной зазоров по периметру каждого поперечного сечения оправки и детали. Под действием результирующей нагрузки от этих давлений происходит деформация тонкостенной оболочки оправки 2 (фиг. 7 и 8).

Гидростатические опоры (фиг. 3 и 6) работают на.текучей среде в виде газа, причем по-. дача газа в зазор между оправкой и деталью осуществляется через подводящие каналы 9, вы- 15 полненные в тонкостенной оболочке и в виде

f дроссельных отверстий. Этим повышается жесткость устройства.

При вращении детали на опорах волна деформации оболочки оправки 2 перемещается эв вместе с перемещением геометрического рисунка, например овала, формы базового отверстия детали.

Таким образом, вращающаяся деталь является как. бы генератором волн в теле оболочки. 25

При этом обеспечивается постоянная эквидистантность профилей оболочки оправки 2 и базового отверстия детали в любом ее утловом положении (фиг. 7 и 8).

Следовательно обеспечивается постоянная ра- Зо диальная жесткость детали и оправки при пово.роте детали на 360 в направлении подачи шлифовального круга при обработке детали на круглошлифовальном станке. Это позволяет повысить точность обработки.

Предлагаемый способ и устройство базирования цилиндрических деталей позволяет повысить точность базирования как тонкостенных, так и толстостенных деталей за счет уменьше40 ния деформации тонкостенных и повышения равномерности радиальной жесткости толстостенных деталей, компенсируя геометрическими погрешностями базовых поверхностей (отверстия) этих деталей. В результате чего при обработке

45 деталей, например на крутлошлифовальном станке с использованием предлагаемого способа и устройства повышается точность (цилиндричность) шлифуемых поверхностей деталей более, чем в 2 раза.

Формула изобретения

1. Способ базирования цилиндрических деталей, заключающийся в том, что детали фиксируют в осевом направлении и взвешивают их над цилиндрической оправкой путем подачи текучей среды (жидкости или газа) под давлением в зазор между деталью и оправкой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности базирования путем уменьшения возникающих из-за геометрических погрешностей базовых поверхностей деталей, деформации тонкостенных деталей и неравномерности радиальной жесткости базирования по периметру каждого поперечного сечения толсто стенных деталей, производят выравнивание величины зазора между деталью и оправкой по периметру в каждом их поперечном сечении путем деформации оправки под действием давления текучей среды.

2. Устройство для осуществления способа базирования цилиндрических деталей по п. 1, например при обработке их на круглошлифовальном станке, представляющие собой гидростатическую опору, содержащую неподвижную цилинд рическую оправку, осевой упор и подводящие каналы для подачи текучей среды в зазор между оправкой и деталью, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оправка выполнена в виде, по крайней мере, одной тонкостенной полузакрытой оболочки, жестко и консольно закрепленной на неподвижном цилиндрическом стержне и имеющей толщину, меньшую толщины стенки базируемой детали.

3. Устройство но п. 2, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения устойчивости оправки, между оболочкой и стержнем со стороны открытого конца оболочки установлено эластичное уплотнение, образующее замкнутую кольцевую полость между оболочкой и стержнем, а подводящие каналы сообщаются

E с этой полостью.

4. Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения его жесткости при работе оправки на газовой среде, подводящие каналы выполнены в стенке оболочки и в виде дроссельных отверстий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 3209494, тсл. 51/103, . 1965.

738826

Составитель И. Шевелько

Редактор М. Недолуженко Техред Л.Теслюк Корректор М. Коста

Закаэ 2994/2 Тираж 1160 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4