Устройство для суперфинишной обработки сферической поверхности деталей вращения

 

Изобретение относится к технике финишной обработки и может быть использовано для суперфиниширования поверхности качения бочкообразных роликов конических и цилиндрических подшипников. Устройство имеет сходящиеся рычаги, неподвижные направляющие, ползуны, скользящие в неподвижных направляющих, и ползуны, вращающиеся вокруг неподвижной оси, рычаги образуют со скользящими в неподвижных направлениях ползунами вращательные пары, с вращающимися вокруг неподвижной оси - поступательные, а расстояние "а" между вращательными парами определенно по формуле , где b - длина звеньев рычагов от коромысла до ползунов, скользящих в неподвижных направляющих; R - требуемый радиус обрабатываемой поверхности. Определенный выбор расстояния между вращательными парами обеспечивает повышение точности геометрической формы обрабатываемых поверхностей. 1 ил.

Изобретение относится к технике финишной обработки и может быть использовано для суперфиниширования поверхности качения бочкообразных роликов конических и цилиндрических подшипников.

Известен четырехзвенный кулисный механизм для воспроизведения конхоиды прямой (И.И. Артоболевский. Механизмы в современной технике. Том II. Рычажные механизмы. Изд-во "Наука" М. 1971, стр. 184), в котором звено скользит в ползуне, вращающемся вокруг неподвижной оси, при этом точки, лежащие на равных расстояниях на звене, описывают две ветви конхоиды прямой, уравнение которой в прямоугольных координатах (x-a)²(x²+y²)=b²x².

При применении данного механизма в устройствах для суперфинишной обработки сферической поверхности недостатком является то, что он не обеспечивает требуемой ее точности формы. Это связано с тем, что воспроизведение строго заданной траектории перемещения в используемых устройствах возможно лишь точкой, находящейся на конце коромысла. При перемещении же рабочей поверхности абразивного бруска, имеющей форму дуги, по профилю обрабатываемой поверхности заданную траекторию движения будут иметь абразивные зерна бруска, находящиеся в среднем его сечении. По мере удаления от среднего сечения бруска и увеличения угла его наклона от вертикального положения абразивные зерна будут изменять свою траекторию перемещения в сторону уменьшения радиуса движения. Наибольшее отклонение от заданной траектории будут иметь абразивные зерна, находящиеся на концевых участках рабочей поверхности бруска, которые при этом с особой интенсивностью врезаются в обрабатываемую поверхность детали. Следовательно, абразивные зерна в различных поперечных сечениях бруска перемещаются по обрабатываемой поверхности по разным законам движения. Такие условия взаимодействия бруска с обрабатываемой поверхностью приводят к удалению неравномерного слоя припуска. В результате искажается профиль обрабатываемой поверхности и таким образом не обеспечивается ее точность формы.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для суперфиниширования поверхности качения бочкообразных роликов (А.с. 522951, B 24 B 19/06, 1976, Б. И. N 28), содержащее опорные валки и инструментальную головку, закрепленную на осциллирующем коромысле, выполненном в виде рамки и размещенном между опорными валками.

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает получение требуемой точности формы сферической поверхности большого радиуса, т. е. технологические возможности устройства ограничены. В рассматриваемом устройстве колебательное движение абразивного бруска возможно лишь по дуге окружности радиусом, равным расстоянию от оси поворота коромысла до рабочей поверхности бруска, которое из-за невозможности иметь большие размеры коромысла очень ограничено. Поэтому при суперфинишировании сферической поверхности радиусом, предположим, 90 м (величина выпуклости профиля сферы 5 мкм) происходит то, что концевые участки рабочей поверхности бруска при его повороте вокруг оси коромысла будут врезаться в обрабатываемую поверхность. Такие условия взаимодействия приводят к неравномерности удаления припуска, величина которого увеличивается от середины обрабатываемой поверхности к ее краям. Следовательно, невозможность перемещения бруска по дуге радиусом, равным радиусу поверхности обрабатываемой детали, приводит к искажению профиля сферы, т.е. не обеспечивает требуемую ее точность формы.

Техническим результатом является обеспечение требуемой геометрической точности формы сферических поверхностей деталей вращения путем перемещения инструмента по строго заданной траектории за счет расширения технологических возможностей устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство снабжено сходящимися рычагами, неподвижными направляющими, ползунами, скользящими в неподвижных направляющих, и ползунами, вращающимися вокруг неподвижной оси, при этом рычаги образуют со скользящими в неподвижных направляющих ползунами вращательные пары, с вращающимися вокруг неподвижной оси - поступательные, а расстояние "a" между парами определено по формуле: где b - длина звеньев рычагов от коромысла до ползунов, скользящих в неподвижных направляющих; R - требуемый радиус обрабатываемой поверхности.

Изобретение решает следующую задачу: повышает геометрическую точность формы обрабатываемых сферических поверхностей деталей вращения.

Существенными отличительными признаками, характеризующими изобретение, являются: 1. Применение устройства, которое снабжено сходящимися рычагами, неподвижными направляющими, ползунами, скользящими в неподвижных направляющих, и ползунами, вращающимися вокруг неподвижной оси, обеспечивает перемещение инструмента по строго заданной траектории.

2. Рычаги, образующие со скользящими в неподвижных направляющих ползунами вращательные пары, а с вращающимися вокруг неподвижной оси ползунами - поступательные пары, позволяют получить на обрабатываемой детали сферическую поверхность различного радиуса.

3. Расчетная формула позволяет в зависимости от требуемого радиуса обрабатываемой поверхности определить расстояние между вращательными и поступательными парами.

На чертеже схематично изображено описываемое устройство.

Устройство включает станину 1, на которой закреплены опоры валков 2, неподвижный суппорт 3, подвижный суппорт 4 с осью 5 и ползунами 6 и 7, и портал 8. На портале смонтированы гидроцилиндр 9, вибратор 10, коромысло 11, выполненное в виде рамки и несущее инструментальную головку 12 с брусками 13, которое связано со сходящимися рычагами 14 и 15. На рычагах шарнирно закреплены ползуны 16 и 17.

В опорах валков 2 установлены валки 18, имеющие профиль, обеспечивающий стабильное положение детали 19 в ходе обработки.

Рычаги 14 и 15 образуют с ползунами 16 и 17 вращательные пары, а с ползунами 6 и 7 - поступательные пары.

Рычаги 14 и 15 пересекаются в точке O, лежащей на оси 5 подвижного суппорта 4.

Суппорт 4 может перемещаться по направляющим 20.

Ползуны 16 и 17 могут скользить в пазах суппорта 3.

Вибратор 10 может перемещаться по направляющим качения 21.

Длина звеньев рычагов b выбирается конструктивно. Длина звеньев рычагов "a" определяется расчетным путем. Точка A, лежащая на режущей части бруска, воспроизводит в процессе обработки траекторию 22, равную требуемому радиусу обрабатываемой поверхности.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемая деталь 19 подается на вращающиеся валки 18 и начинает вращаться сама. Коромысло 11 со сходящимися рычагами 14 и 15 получают от гидроцилиндра 9 через вибратор 10 колебательное движение по дуге вокруг оси O. Вибратор 10 при этом сообщает дополнительно коромыслу 11 низкочастотные осциллирующие движения, которые необходимы для повышения интенсивности обработки. Инструментальная головка подводит абразивный брусок 13 к детали 19 и начинается процесс обработки.

Ползуны 16 и 17 соединены с рычагами 14 и 15 шарнирно, образовывая тем самым вращательные пары. Чтобы обеспечить перемещение режущей части бруска 13 по строго заданной траектории 22, ползуны 16 и 17 совершают плоскопараллельные движения в пазе неподвижного суппорта 3.

Ползуны 6 и 7, в которые свободно входят сходящиеся рычаги 14 и 15, образовывая поступательные пары, шарнирно закреплены на оси 5 неподвижного суппорта 4, который в зависимости от требуемого радиуса обрабатываемой поверхности имеет возможность перемещаться по направляющей 20.

За счет свободного перемещения рычагов 14 и 15 в ползунах 6 и 7, которые в крайних положениях коромысла 11 имеют разную длину, обеспечивается неизменное положение точки пересечения O. При выборе расчетного расстояния "a" между вращательными и поступательными парами обеспечивается при незначительных размерах рычагов перемещение бруска по дуге большого радиуса.

После окончания обработки инструментальная головка отводит брусок 13 и деталь 19 удаляется с валков 18.

Пример использования устройства.

Определение расстояния "a" между вращательными и поступательными парами устройства рассмотрим на примере обработки образующей конического ролика к подшипнику 7616А. Длина ролика L = 44,15 мм.

Требуемый радиус обработанной поверхности должен быть R = 20000 м (величина выпуклости 11 мкм).

Длина звеньев рычагов от коромысла до ползунов, скользящих в неподвижных направляющих, b = 50 мм.

Отсюда определяемое расстояние "a" равно: Следовательно, предлагаемое устройство по своим технологическим возможностям способно обрабатывать сферические поверхности со значительными радиусами выпуклости и с достижением при этом высокой геометрической точности формы.

Формула изобретения

Устройство для суперфинишной обработки сферической поверхности деталей вращения, содержащее опорные валки и инструментальную головку, закрепленную на выполненном в виде рамки осциллирующем коромысле, отличающееся тем, что оно снабжено сходящимися рычагами, неподвижными направляющими, ползунами, скользящими в неподвижных направляющих, и ползунами, вращающимися вокруг неподвижной оси, при этом рычаги образуют со скользящими в неподвижных направляющих ползунами вращательные пары, с вращающимися вокруг неподвижной оси - поступательные, а расстояние "а" между парами определено по формуле где b - длина звеньев рычагов от коромысла до ползунов, скользящих в неподвижных направляющих; R - требуемый радиус обрабатываемой поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1