Способ центробежной обработки шариков

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii891356 (6I ) Дополнительное к авт, свид-ву (5l)M. Кл.

В 24 В 11/02 (22) Заявлено 06.12.79 {21) 2847286/25-08 с присоединением заявки ЭЙ

3ЪоударотеенныИ комитет

СССР ао аелам нзобретеннй н открытнй (23 ) Il р иори тет (53) УДК 621, .923.5 (088. 8) Опубликовано 23.12.81 ° Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 26.12.81

И. П. Филонов и В. В. Бабук (72) Авторы изобретения

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ UEHTPOBEKHGA ОБРАБОТКИ

ШАРИКОВ

Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использовано в шарикоподшипниковой промышленности.

Известен способ обработки шариков, при котором шарикам, расположенным в полости между двумя врашаюшимися ра5 бочими инструментами„выполненными в виде дисков, сообшают врашение, воздействуя на них средой под давлением, ттаправленной тангенциально поверхнос!

О тям рабочих инструментов, ограничиваюших полость по периферии.

Такой способ обработки увеличива-. ет подвижность шариков относительно рабочей поверхности инструмента I 1).

1S

Однако способ не обеспечивает шарикам врашения вокруг оси, совпадаюшей с вектором скорости центра. За один оборот шарика вокруг оси инструмента не обеспечивается контактирование всей его обрабатываемой поверхности с рабочей поверхностью инструмента. Качество обработанной поверхности и производи« тельность такого епособа не удовлетворяют требованию современного производства.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности и достигаемому результату является способ обработки шариков, йри котором давление воздействуюшей на шарики среды периодически изменяют от минимального до максимального значений по синусоидальному закону с периодом, равным времени оборота шарика вокруг оси рабочих инстру, ментов (2).

Недостатком известного способа является низкое качество обрабатываемой поверхности шариков, вызванное тем, что периодическое изменение давления при водит K изменению только величины вектора скорости центра, направление же движения шариков остается постоянным, т.е. гарантированного изменения положения опорных точек на обрабатываемой поверхности не происходит. Врашение шариков вокруг оси, совпадатошей с вектором скорости центра, про сходит под

8Мйй6 действием случаиных факторов, траектория центра шарика лежит в одной плоск ости, Цель изобретения — улучшение качества обработанной поверхности., Поставленная цель достигается тем, что инструмент с торовой рабочей по-верхностью вращают относительно оси, перпендикулярной оси симметрии его внутренней торовой рабочей поверхности.

На фиг. 1 представлена схема, поясняющая движение шариков вдоль рабочей поверхности инструмента; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 „ на фиг. 3 — разрез

Б-Б на фиг. 1.

Шарики 1 (фиг. 1) враща}отся со скоростью/JU}. под действием струи среды, под давлением исходящей из тангенциальных сопел (HB показаны) так, что вектор угловой скорости (y)} совпадает с осью симметрии внутренней торовой рабочей поверхности инструмента 2. Инструмент 2 вращают при этом с угловой скоростью Юе вокруг оси, перпендикулярной оси симметрии его внутренней торовой рабочей поверхности. В данном случае ось вращения инструмента 2 лежит в плоскос и чертежа и вертикальна (фиг. 1 и 2) так, что векторы (5}„ и И) перпендикулярны.

Таким образом, обрабатываемые шар}цси 1 участвуют в двух вращательных дви>кениях — относительно рабочей погрх;-.ости инструмента и вместе с ней.

При равномерном относительном и переносном вращениях центры шариков 1 имеют ус : орение

Ж = 97/ + р }-Я

Е }- KI где

Wg = й> ОС . 6 } }и ñ(. -нормальное ускорение в переносном движении.

Вектор у }} направлен к центру

0 переносного враще}шя, т.е. перпендикулярно оси вращения инструмента. Максимальное значение ускорения Я }} будет при о о 90, 270, 450 и т.n.; минимальное - при с(. = О, 180 „360 и т.д., т,е.

}1 .2.

% (.}п}оЩ) =QI} (g }- ), где К вЂ” наибольший радиус внутренней рабочей поверхности инструмента; }" - радиус обрабатываемых шариков.

Нормальное ускорение в относительном движении определяется из выражения

} Ф"„„=(И (k-}. ) =Co}}st 3)

Ускорение Кориолиса 9 к= 2(Qt х Ч модуль его%V} — 20)б }/ 51И (Ю Л V}-)

В нашем случае вектор у лежит в плоскости черте>ка (фиг. 1 и 2). Вектор скорости центра шарика в отдельном движении 1(}. также лежит в плоскости чертежа и меняет свое направление в зависимости от значения угла I>L . Таким образом, вектор 4 К всегда перпендикулярен плоскости чертежа и направ}5 лен от НВс тля шарика, занимающего положение С,} (фиг, 1), и к нам — для шарика, занимающего положение С

Максимальное значение вектора W будет прИ 5 }}} ((N/5Л I/}.)= ", когда

> } У -„, пр а -О, 180,360 и т.д.; минимальное — при 5 }И(в ЛЧ}.)= когда Uu< }} II/}, т.е. при aL =90, 270, 450 и т.д. о

Таким образом,С %к< 2И/ д}}„(Р,-} )

wê(}ах) 28/еou} (Р }). (4)

Таким образом, максимальное значе30 ние ускорения Кариолиса будет при наличии минимального (равного нулю) нормального ускорения в переносном движении шарика и наоборот.

Подставив выражения (2) — (4) в уравнение (1 ) находим максимальные

3S значения полного ускорения за время полного оборота шярика вокруг оси инструмента. При с(=0 и ф.=1 80

4О

cos p„= cog = Cosp = И}. f%o4.

При о/ =90 и <"- =270

И }"

С2 С}г }" (}> С }" )

45 = ((g .}. (у ) (P-} ) (7)

Подставляя в выражения (5) и (6) значения соответствующих величин из уравнений (3) и (4), получаем

% „=% =шр (II- ) /щ . 4 ц), (8)

C0 J p COB py =-CO5p =

55 (9)

Для удобства количественного сравнения известного способа с предло>кенным положим tUg = 4U} = ov, тогда известный

891386 способ обеспечивает максимальное ускорение

1 N % И = <О Ж- )=COne4, (10) так как в известном способе О9р =0 и поэтому Ш = (6g =0 (формулы 2 и 4);

И

Из уравнения (7) видно, что предлагаемый способ обеспечивает в двух противоположных положениях шарика следуюшую величину ускорения: 1О

С2 С4 () - МС1Х (11)

Иэ уравнения (8) видно, что предлагаемый способ в двух других противоположных положениях шарика обеспечивает IS

Я с1 с - ® (" } - Л 4и с у (123

Согласно второму закону Ньютона сила F = — Ич%, где М -масса шарика. Таким образом, известный способ обеспечи- 2î вает постоянную по величине силу инерции, расположенную в плоскости врашения центров шариков, равную (уравнение 10)

,„= И.„» Ы-.> - ..

Q (13)23

Предлагаемый способ обеспечивает переменные силы по модулю и направлению.

Причем максимальное значение сил, действуюгдих на обрабатываемые шарики, больше, чем в известном способе. Так, согласно второму закону Ньютона, нэ уравнений (l 1 ) и (12 ) находим ся. С4 с,х (14 с. ="съ = ><""и ох (15) В связи с тем, что сила F действует в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой расположены векторы (у) и у ., ацентробежные силы инерции щ в относительном движении К и Г леО, жат в плоскости чертежа (фиг. 1 и 2), суммарные силы определятся иэ выражений

=Р =

С1 С1 C (16)

К

"съ = "с + "с з

Силы инерции & „и F направлены под углом к оси вращения инструмента (фиг. 2), что приводит к обкатыванию шарика по рабочей поверхности инструмента к продольном сечении. Это способствует гарантированному изменению положения опорных точек на обрабатываемой поверх%5 ности.

При дальнейшем движения шерика по рабочей поверхнссти в поперечном сече-ии (фиг 1 } при Д =-900 F — -0 а сила инерции рс равна арифметической сумме сил и Рс . Шарик в этом положении находится в диаметральной плоскости торовой рабочей поверхности инструмента (фиг. 3).

При о =180 Р =0 сила Кориолиса имеет максимальное значение, однако направлена она в сторону, противоположную по сравнению с положением шарика при

oL=0. Шарик при этом откатывается по рабочей поверхности инструмента в продольном сечении (фиг.2) в противоположном направлении, отклоняясь на тот же угол Р.

При + =270 F< =0, a Fc

V е

+F . Диаметральная плоскость шарика при этом совпадает с диаметральной плоскостью торовой поверхности инструмента. Прид=360 периодичность дейст

; вия сил инерции повторяется. Как видно, из формулы (9), угол .>, характеризую- ший отклонение шарика от круговои тра ектории (искривление его траектории), не зависит от размеров инструмента и диаметра обрабатываемых шариков.

При условии ц Е = ODp= gp иэ уравнения (9) имеем сов а = = сои в

ГВ— (18)

Из уравнения (18) видно, что угол наклона векторов сил Рс и F не зависит

1 от кинематических характеристик способа, размеров инструмениа и диаметра o6-рабатываемых шариков..Величина угла р составляет около 60о. Таким образом, легко добиться поворота шариков под действием силы РК, обеспечиваюшего расположение опорных точек по всей обрабатываемой поверхности шарика за один оборот его вокруг оси инструмента, путем изменения скорости врашения последнего.

Радиус внутренней рабочей поверхности инструмента в продольном сечении (фиг. 2 и 3) выбирается из условия воэможности поворота обрабатываемого шаржа радиуса " под действием силы Коо риолиса на угол не менее 180 в одну сторону. Поэтому длина полуокружности рабочей поверхности инструмента должна быть равна 2Ke, а радиус P 7i2 i °

Таким образом, при обработке шариков с сообшением им обкатывания под действием среды под давлением под внутренней тороидальной рабочей поверхности инструмента, >, врашаюшегося вокруг оси, перпендикулярной оси симметрии его рабочей поверхности, обеспечивается гарантироранное соприкосновение всей обраба8013М тываемой поверхности с поверхностью инструмента за один оборот шарика относительно оси инструмента. Увеличение рабочего усилия по сравнению с известным способом, периодическое изменение era по модулю и направлению способствует равномерному нанесению следов инструмеНта На всю обрабатываемую поверхность шариков и улучшению качества обрабатываемой поверхности.

Формула изобрете ния

Способ центробежной обработки шари- t s ков цри котором их обкатывают по внутренней рабочей поверхности инструмента, воздействуя на них струей среды под давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки, обработку производят инструментом с торовой рабочей поверхностью, которо му сообщают вращение относительно оси, перпендикулярной оси симметрии его рабочей поверхности.

Источники информации, принятые во внимание при акспертизе

1 . Патент США ¹ 273431 7, кл. 51. 73, опублик. 1953.

2, Авторское свидетельство СССР № 656811, кл. В 24 В 11/02, 1976.

Составитель А. Козлова

: Редактор Г. Кацалап Техред 3. Фанта Корректор . Шеньо

Заказ 11097/18 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Умаород, ул. Проектная, 4