Способ обработки сферических поверхностей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»>956247 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.02.81 (21) 3253395/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

В 24 В 11/10

Гесударстаеаимй камитет лв делам изебретеиий и еткрмтий

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень №ЗЗ (53) УДК 621.923..5 (088.8) Дата опубликования описания 17.09.82 (72) Авторы изобретения

В. Н. Смирнов и П. Н. Орлов (? 1 ) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СФЕРИЧЕСКИХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ

Изобретение относится к механической обработке изделий сложной формы из твердых или хрупких материалов и может быть использовано, в частности, в оптической и в электронной промышленности для обработки сферических линз и формирования сферической фаски на полупроводниковых дисках высоковольтных диодов и тиристоров.

Известен способ абразивной обработки сферических поверхностей деталей путем перемещения инструмента относительно детали (гриба) по сферической поверхности, совпадающей со сферой инструмента (1).

Способ заключается в свободной укладке деталей (без закрепления на грибе) и перемещении инструмента относительно деталей по сферической . поверхности, центр которой совпадает с центром сферы инструмента. При обработке деталей с малой кривизной сферической поверхности (r < 10мм) этот способ не обеспечивает необходимой производительности и точности геометрической формы детали, что обусловлено малой скоростью перемещения поверхности инструмента относительно поверхности детали, быстрым изменением радиуса кривизны инструмента при износе и необходимостью его замены и частыми остановками станка для установки и съема деталей.

Целью изобретения является повышение производительности и качества обработки сферических поверхностей деталей.

Поставленная цель достигается тем, что используют инструмент с двумя сферическими поверхностями, имеющими больший и меньший радиусы, центры которых лежат на оси инструмента, и предназначенными для взаимодействия соответственно с грибом и деталью, которую устанавливают в центре гриба, при этом отношение радиусов выбирают в пределах 0,85 — 0,98.

На фиг. 1 представлена схема обработки сферической поверхности детали в виде диска; на фиг. 2 — кинематическая схема устройства для реализации способа; на фиг. 3 — план угловых скоростей его рабочих звеньев; на фиг. 4 — инструмент и гриб устройства в разрезе.

956247

Устройство для oc li с","леп способа состоит из сфсричсского востр,мента с наклонной осью вращения, составляющей угол с осью водила 2. Инструмент 1 прижимается к закрепленному неподвижно грибу 3 с деталью 4 пружиной 5 с силой Р .

В осевой канал гриба 3 входит толкатель 6, закрепленный на рычаге 7 при помощи шарнира 8. Через рычаг 7 и шарнир 8 создают необходимое рабочее усилие Q в зоне обработки. Чтобы не нарушался контакт между грибом 3 и инструментом 1 величина давления пружины Р должна быть в 2 — 2,5 раза больше Q. Ременная передача 9 предназначена для вращения водила 2 от электродвигателя 10. Устройство снабжено смесителем 11 для подачи абразивной суспензии в зону обработки.

Внутренняя полость инструмента 1 выпслнена в виде двух пересекающихся сферических поверхностей: рабочей поверхности с радиусом R, по которой инструмент постоянно контактирует с грибом 3, и поверхности с радиусом r, предназначенной для взаимодействия с деталью 4. Центры сферических поверхностей OR и 0 находятся на оси инструмента на расстоянии

1 один от другого. На боковой поверхности гриба 3 выполнены канавки 12, стенки которых параллельны оси гриба. Глубина канавок выбрана так, чтобы открыть доступ в полость 13, образуемую сферическими поверхностями гриба с радиусом R и рабочей поверхностью инструмента с радиусом г.

На торцовой части толкателя 6 закреплена эластичная втулка 14, которая служит для передачи рабочего усилия, предохранения детали от механического повреждения при обработке и ее удержания при подъеме и опускании толкателя 6 за счет сил атмосферного давления, действующих при подключении канала 15 к вакуумной системе.

Устройство работает следующим образом.

Поднимают рычаг 7 вместе с толкателем 6, совмещают деталь 4 с торцом толкателя и включают вакуумную систему.

Под действием сил атмосферного давления деталь удерживается на поверхности втулки 14. Затем включают электродвигатель 10 и опускают рычаг 7 в рабочее положение.

Водило 2 начинает вращаться с угловой скоростью зх . Силы трения, действующие в местах сочленения гриба 3 и водила 2 с инструментом 1, приводят последний во вращательное движение относительно водила 2, направленное в сторону, противоположную вращению водила. Результирующим движением инструмента, производящим полезную работу по износу детали, 5 о

2О

25 зо

4О будет вращение относительно неподвижного гриба с угловой скоростью и вокруг мгновенной оси, проходящей через точку 0 .

Поскольку ось инстр мента непрерывно перемещается в прост „анстве, описывая коническую поверхность, будет соответственно менять свое положение и его мгновенная ось вращения относительно гриба, оставаясь под углом 3 к вертикальной оси

° / устройства.

Толкатель 6 с силей Р сжимает эластичную втулку 14, котор я, деформируясь, действует на деталь 4, позволяя ей устанавливаться в правильном положении на поверхности инструмента с радиусом сферы r.

За один оборо водила в какдой точке поверхности деть..и (кроме точки С) циклическии изменяется . ел ьное давление и. линейная скорость г., мещения относительно поверхности инструмента, но поскольку деталь размещена соос: >: "оибом, суммарное действие указанных факторов приводит к одинаковому распределе иь. съема материала в радиальных сечениях; -.тали.

Наличие полости 13, действющей при движении инструмента как своеобразный гидравлический насос, способствуе обильному снабжению зоны обработки абразивной суспензией, поступающей из смесителя 11 через канавки 12, перемешиванию суспензии, выносу отработанных продуктов из рабочей зоны и повышению производительности процесса обработки и его повторяемости по величине износа за цикл обработки. Расположение стенок канавок 12 параллельно оси гриба 3 обеспечивает необходимое проходное сечение кан авок при максимально допустимом износе гриба.

По окончании обработки, что определяется по времени, рычаг 7 снова поднимают, отключают вакуум, снимают готовую детальи цикл обработки повторяют, при этом съем и установка детали производится на ходу станка, что сокращает непроизводительные затраты времени на торможение и разгон вращающихся частей устройства.

Инструмент 1 перемещают по сферической поверхности гриба 3 радиусом R c центром в точке 0, а обработка детали 4 производится рабочей частью инструмента с меньшим радиусом г, центр которой 0 лежит на расстоянии 1 от 0 . Как известно, скорость абразивной обработки пропорциональна линейной скорости перемещения поверхности инструмента относительно поверхности детали. Для точки С центра детали линейная скорость будет равна

VB= Qi ВС, где ю — угловая скорость вращения инстру мента вокруг некоторой мгновен956247 ной оси, проходящей через центр

Og гриба под угломер к его оси;

DC — расстояние от мгновенной оси вращения до точки С.

Предыдущую формулу можно переписать иначе: V< — — ю i/R + Ъ/sinp.

При длительной работе сферические поверхности инструмента и гриба изнашиваются. Регулируя величину усилия P пружины 5 или нагрузку Р, можно подобрать режимы обработки, при которых радиус кривизны r рабочей поверхности инструмента длительное время не изменяется или меняется медленно.

Например, увеличение Р (или уменьшение Q) приводит к преимущеСтвенному износу поверхности инструмента с радиусом

R, уменьшению диаметра d рабочей зоны инструмента и выходу детали за край этой зоны. Давление по краю рабочей зоны возрастает.и, в результате, ее радиус r увеличивается.

При обработке партии деталей, выполненной в соответствии с описанным способом на экспериментальном устройстве, использован инструмент с размерами R=8,1 мм, r =.7,3 мм, 1=1,15 мм. Нагрузка на гриб (или инструмент) Р„= 11,2 Н (1,1 кг), нагрузка на деталь Q = 5,6 Н (0,55 кг), скорость перемещения инструмента относительно детали V = 0,74 м/с (при прочих равных условиях по известному способу V = 0,65 м/с) диаметр детали D = 6,7 мм, угловая скорость вращения водила М = 262 рад/с †25 об/мин), угол наклона оси инструмента .с = 20 .

Данный способ рекомендуется для обработки деталей в виде диска диаметром 5—

10 мм и радиусом сферической поверхности 5 — 10 мм при отношении г/R в пределах 0,85 — 0,98.

Использование изобретения в сравнении с существующим способом обработки позволяет улучшить качественные показатели

10 процесса обработки и в 3 — 4 раза повысить производительность труда.

Формула изобретения

Способ обработки сферических поверхностей, при котором деталь размещают на грибе, имеющем радиус, равный радиусу инструмента, которому сообщают перемещения, отличающийся тем, что, с целью по20 вышения производительности и качества обработки, используют инструмент с двумя сферическими поверхностями, имеющими больший и меньший радиусы, центры.:; i-.ðûõ лежат на оси инструмента, и

25 предназначенными для взаимодействия соответственно с грибом и деталью, которую устанавливают в центре гриба, при этом отношение радиусов выбирают в пределах

0,85 — 0,98.

Источники информации, ЗО принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 703310, кл. В 24 В 11/10, 1978 (прототип) .

956247

Редактор С. Титова

Заказ 6906/19

Составитель А. Козлова

Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетннк

Тираж 886 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4