Бесцентровый суперфинишный станок для обработки цилиндрических изделий

Станок предназначен для бесцентрового суперфиниширования цилиндрических поверхностей изделий. Бесцентровый суперфинишный станок для обработки цилиндрических изделий содержит два вращающихся валка, установленные на расстоянии 2 друг от друга, а также расположенные над валками осциллирующие шлифовальные бруски. Первый валок имеет цилиндрическую форму наружной поверхности и установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий. Второй валок развернут относительно первого на угол и относительно обрабатываемых изделий на угол по вертикали и угол по горизонтали таким образом, что =+.

Станок обеспечивает высокое качество обработки цилиндрических поверхностей изделий за счет их более равномерного вращения и поступательного перемещения по длине валков.

1 н.п.ф., 1 з.п.ф., 3 ил.

Предлагаемая полезная модель относится к станкам для шлифования поверхностей изделий, в частности, к бесцентровым суперфинишным станкам для обработки цилиндрических поверхностей изделий.

Бесцентровые суперфинишные станки получили применение в промышленности в связи с их высокой производительностью, точностью обработки и возможностью автоматизации загрузки-выгрузки цилиндрических изделий. Основными частями бесцентровых суперфинишных станков являются валковое устройство, которое одновременно осуществляет позиционирование изделий и их перемещение по всей длине обработки, и шлифовальные бруски, которые совершают осциллирующее движение резания (см., например, Мазальский В.Н. Суперфинишные станки. Л.: Машиностроение, 1988. С.80).

Известные бесцентровые суперфинишные станки содержат валковое устройство, включающее в себя два валка, развернутые друг относительно друга на угол 2 и установленные на расстоянии 2 (см. Мазальский В.Н. Суперфинишные станки. Л.: Машиностроение, 1988. С.62). Для этого каждый из валков разворачивают относительно направления перемещения обрабатываемых изделий на угол . С целью обеспечения прямолинейной траектории перемещения изделий и постоянного линейного касания в процессе обработки наружные поверхности валков выполнены в форме гиперболоидов вращения.

Другое известное устройство (см., пат. RU 2253559 МПК В24В 35/00, опубл. 10.06.2005) содержит два вращающихся валка, установленные на расстоянии 2 друг от друга и под углом скрещивания их осей, и осциллирующие шлифовальные бруски. Углы разворота первого ₁ и второго ₂ валков относительно направления перемещения изделий различны (₁₂). В результате валки имеют различную форму наружной поверхности, характеризуемую приведенными математическими зависимостями.

По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким техническим решением к заявленному устройству может быть выбран, например, бесцентровый суперфинишный станок (пат. RU 78112 МПК В24В 35/00, опубл. 20.11.2008). Известное устройство содержит два вращающихся валка, установленные на расстоянии 2 друг от друга и под углом , скрещивания их осей, и осциллирующие шлифовальные бруски. Отличительная особенность описанного устройства заключается в том, что один валок установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий и имеет цилиндрическую форму наружной поверхности, а другой валок развернут относительно него на угол .

Недостаток известного устройства заключается в том, что при развороте валка по вертикали относительно направления перемещения обрабатываемых изделий форма его наружной поверхности будет иметь сложный профиль со значительной разностью диаметров на торцах. Так как скорости вращения и поступательного перемещения обрабатываемых изделий определяются окружной скоростью, углами контакта и диаметрами валка, то изменение диаметра приведет к неравномерному изменению скоростей по длине валков. Поэтому возникает переменная величина съема металла с обрабатываемых изделий, в результате чего снижается качество обработки на станке.

Перед заявленной полезной моделью была поставлена задача повысить качество обработки на бесцентровом суперфинишном станке.

Технический результат заявленного устройства заключается в повышении качества обработки за счет равномерного вращения и поступательного перемещения обрабатываемых изделий.

Поставленная задача решается тем, что предложен бесцентровый суперфинишный станок для обработки цилиндрических изделий, содержащий два вращающихся валка, установленные на расстоянии 2 друг от друга, первый из которых имеет цилиндрическую форму наружной поверхности и установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий, а второй валок развернут относительно него на угол , а также расположенные над валками осциллирующие шлифовальные бруски.

Новым в предложенном устройстве является то, что второй валок развернут на угол по вертикали и угол по горизонтали относительно обрабатываемых изделий таким образом, что =+.

Новым в предложенном способе является также то, что для получения прямолинейного движения обрабатываемых изделий наружную поверхность второго валка определяют по зависимости

где x_1i, y_1i, z_1i - координаты поверхности валка, мм; r, z_i - радиус и длина обрабатываемых изделий, мм; , - угол разворота валка по вертикали и горизонтали, град; _i - угол контакта валка и изделий, град; h, - наладочные координаты суперфинишного станка, мм.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами: на фиг.1 дана конструктивная схема бесцентрового суперфинишного станка, на фиг.2 - координатная схема для расчета профиля наружной поверхности валка, на фиг.3-профили наружной поверхности валков, где а - валок с разворотом по вертикали на угол , b - валок с разворотом по вертикали на угол и горизонтали на угол .

Бесцентровый суперфинишный станок содержит два вращающихся валка 1 и 2, установленные на расстоянии 2 друг от друга и под углом скрещивания их осей, а также расположенные над валками осциллирующие шлифовальные бруски 3 (фиг.1). Валок 1 установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий 4 и имеет цилиндрическую форму наружной поверхности. Валок 2 развернут на угол по вертикали и угол по горизонтали относительно обрабатываемых изделий таким образом, что угол разворота относительно первого валка =+.

Дополнительный разворот второго валка 2 по горизонтали на угол при выполнении условия =+ изменяет расстояние от его оси до обрабатываемых изделий 4 и, как следствие, форму наружной поверхности таким образом, что уменьшается разность диаметров на торцах валка. Это обеспечивает более равномерное вращение и поступательное перемещение обрабатываемых изделий на станке при сохранении средней скорости, зависящей от угла .

Расчет наружной поверхности второго валка 2 основан на теоретических положениях аналитической геометрии в пространстве. Условием линейного касания поверхностей валков 1, 2 и цилиндрических изделий 4 является пересечение нормалей к поверхности изделий с осями валков по длине обработки. На фиг.2: (Х₀, Y₀, Z₀) - система координат обрабатываемых изделий 4; (Х₁, Y₁, Z ₁) - система координат второго валка 2. Система координат (Х₁, Y₁, Z₁) определена относительно системы координат (Х₀, Y₀, Z₀ ) вертикальным наладочным смещением вдоль оси Х₀ на величину h, горизонтальным наладочным смещением вдоль оси Y ₀ на величину и разворотом на угол по вертикали и на угол по горизонтали соответственно.

Поверхность второго валка 2 рассчитывают по зависимости

где x_1i, y_1i, z_1i - координаты поверхности валка, мм; r, z_i - радиус и длина обрабатываемых изделий, мм; , - угол разворота валка по вертикали и горизонтали, град; _i - угол контакта валка и изделий, град; h, - наладочные координаты суперфинишного станка, мм.

Рассчитанный по приведенной зависимости второй валок 2 имеет форму наружной поверхности, зависящую от соотношения углов и . Пример расчета профилей валков для исходных данных: r=10 мм; =3°; =2,5°; =0,5°; =62,5 мм; h=10 мм, применяемых на станке модели SZZ-3 (Германия) приведен на (фиг.3).

Из графика видно, что профиль наружной поверхности второго валка 2 с разворотом по вертикали на угол и по горизонтали на угол (фиг.3b) имеет меньшую разность диаметров на торцах по сравнению с валком, который развернут по вертикали на угол (фиг.3а).

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемые цилиндрические изделия 4 вращаются и перемещаются между двумя вращающимися валками 1, 2 и расположенными над ними осциллирующими шлифовальными брусками 3. Первый валок 1 установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий 4, имеет цилиндрическую форму наружной поверхности и является поддерживающим. Второй валок 2 развернут на угол по вертикали и угол по горизонтали относительно обрабатываемых изделий 4 таким образом, что угол разворота относительно первого валка 1 составляет =+. Второй валок 2 имеет сложную форму наружной поверхности и является ведущим, то есть вращает обрабатываемые изделия 4. За счет разворота второго валка 2 сила трения раскладывается на две составляющие, одна из которых направлена по направлению перемещения обрабатываемых изделий 4. Разворот второго валка 2 на угол по горизонтали обеспечивает меньшую разность диаметров валка 2 на торцах, что способствует более равномерному вращению и перемещению обрабатываемых изделий 4 по всей длине. В результате повышается качество обработки цилиндрических изделий 4 на станке.

1. Бесцентровый суперфинишный станок для обработки цилиндрических изделий, содержащий два вращающихся валка, установленных на расстоянии 2 друг от друга, первый из которых имеет цилиндрическую форму наружной поверхности и установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий, а второй валок развернут относительно первого на угол , а также расположенные над валками осциллирующие шлифовальные бруски, отличающийся тем, что второй валок выполнен с возможностью разворота относительно обрабатываемых изделий на угол по вертикали и угол по горизонтали таким образом, что +=.

2. Станок по п.1, отличающийся тем, что для получения прямолинейного движения обрабатываемых изделий наружную поверхность второго валка определяют по зависимости:

где x_1i, у_1i, z_1i - координаты поверхности валка, мм;

r, z_i - радиус и длина обрабатываемых изделий, мм;

, - угол разворота валка по вертикали и горизонтали, град;

_i - угол контакта валка и изделий, град;

h, - наладочные координаты суперфинишного станка, мм.