Способ обработки отверстий

 

Использование: изобретение относится к машиностроению, может быть использовано при обработке точных закрытых отверстий в деталях типа колец подшипников качения, гильз и др. Сущность изобретения: вращательное движение инструмента начинают после ввода инструмента внутрь закрытой поверхности детали и совмещения плоркостей симметрии закрытого отверстия детали и рабочей поверхности инструмента, перпендикулярных оси их вращения. Радиальное перемещение подвижных брусков осуществляют посредством центробежной силы, развиваемой подвижными брусками. Причем используют инструмент с возможностью самоперемещения подвижных брускор относительно закрепленного на шпинделе корпуса инструмента. Окружную Изобретение относится к машиностроению , Может быть использовано при обработке точных закрытых отверстий в деталях типа колец подшипников качения, гильз и Др. Цель изобретения - повышение производительности и точности процесса обработки . На фиг, 1 изображено относительное положе.ние детали и инструмента до начала вращения подвижных брусков: на фиг.2 - то скорость инструмента V выбирают по зависимостям Vmin V Vmax Vmin А V ( Bmln + В + Р„.ж. ) 9ШГ ; Г Vmax - А уЧЕтах-В-РТп.ж.)-900, Г Где А Я- D, Bmln 10 Qcpmln S , Бтах Юх xQcpmax S, В Ми д, Г Ми-Л2. Rc, D - диаметр закрытого отверстия, Ми - масса инструмента, кг; РП.Ж. сила упругости возвратной пружины; Н, S - площадь проекции рабочей поверхности инструмента на плоскость его хорды, см , RC - радиус расположения центра масс инструмента, м. Gcpmin и Qcpmax средние давления подвижных брусков на поверхность закрытого отверстия, соответственно наименьшее значение, обеспечивающее требуемую производительность , и наибольшее значение, обеспечивающе е отсутствие прижогов, и по величине превосходящую окружную скорость обрабатываемой детали на величину скорости резания; детали сообщают вращательное движение, по направлению совпадающее с .направлением вращения инструмента. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. же, продольный разрез; на фиг.З - то же, при вращающемся инструменте со схемой движений и действующих сил (разрез Б-Б) на фиг. 1); на фиг.4 - то же, продольный разрез . Способ обработки отверстий в статике. Деталь 1, например кольцо роликоподшипника , установлено в приспособлении, условно не показана, внутри шлифовального станка. Обрабатываемая поверхность 2 закрытого отверстия имеет плоскость симел С 00 о OJ СА) о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ч)5 В 24 В 33/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4889316!08 (22) 10.12,90 (46) 23.03.93. Бюл. N.. 11 (71) Самарский политехнический институт. им, В.В,Куйбышева (72) В.А.Ахматов. В.Б.Четаев, Н.В,Лысенко и R.А.Прилуцкий (56) Авторское свидетельство СССР . N 280259, кл. В 24 В 33/08, 1969, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ (57) Использование: изоб ретение относится к машиностроению, может быть использовано при обработке точных закрытых отверстий в деталях типа колец подшипников качения, гильз и др. Сущность изобретения: вращательное движение инструмента начинают после ввода инструмента внутрь закрытой поверхности детали и совмещения плоскостей симметрии закрытого отверстия детали и рабочей поверхности инструмента, перпендикулярных оси их вращения. Радиальное перемещение подвижных брусков осуществляют посредством центробежной силы, развиваемой подвижными брусками.

Причем используют инструмент с возможностью самоперемещения подвижных брускор относительно закрепленного на шпинделе корпуса инструмента. Окружную

Изобретение относится к машиностроению, Может быть использовано при обработке точных закрытых отверстий в деталях типа колец подшипников качения, гильз и др

Цель изобретения — повышение производительности и точности процесса обработки.

На фиг,1 изображено относительное положение детали и инструмента до начала вращения подвижных брусков; на фиг.2 — то

„„5U- 1803310 А1 скорость инструмента V выбирают по зависимостям

Vmin (V (Vmax

Vmin = А min п.ж.

Г

* ",- Н Т,.

Г где А = т D, Emln = 10 Оср „S, Бвах 10х

xQ p „ S, B = Ми g, Г = Ми 7Т с, D диаметр закрытого отверстия, М, — масса инструмента, кг; Ри x. — сила упругости возвратной пружины; Н, S — площадь проекции рабочей поверхности инструмента на плоскость его хорды, см, R< — радиус располо2 жения центра масс инструмента, м, Qcpmin u

Qcp„— средние давления подвижных брусков на поверхность закрытого отверстия. соответственно наименьшее значение, обеспечивающее требуемую производительность, и наибольшее значение, обеспечивающее отсутствие прижогов, и по величине превосходящую окружную скорость обрабатываемой детали на величину скорости резания; детали сообщают вращательное движение, по направлению совпадающее с направлением вращения инструмента. 1 з,п. ф-лы, 4 ил. же, продольный разрез; на фиг.3 — то же, при вращающемся инструменте со схемой движений и действующих сил (разрез Б-Б) на фиг.1); на фиг.4 — то же, продольный разрез.

Способ обработки отверстий в статике.

Деталь 1, например кольцо роликоподшипника, установлено в приспособлении, условно не показана, внутри шлифовального станка. Обрабатываемая поверхность 2 закрытого отверстия имеет плоскость сим1803310 метрии Н, перпендикулярную ее оси IН!.

Инструмент состоит из корпуса 3, установленного на шпинделе 4 станка. и подвижных брусков 5. В данном случае число подвижных брусков 5 — два, а может быть и больше.

Подвижные бруски 5 установлены на корпусе 3 посредством обоймы 6 и хвостовиков 7 и 8 и подпружинены пружиной 9. Подвижные бруски 5 установлены с возможностью самоперемещения в радиальном направлении от оси И-ll под действием центробежной силы; возникающей при вращении шпинделя 4 и инструмента, а в направлении к оси

1Н1 — под действием силы упругости пружины 9. Имеется возможность регулировки центробежной силы подбором грузов.10,11, установленных на обоймах 6.Инструмент вместе со шпинделем 4 установлен так, что их ось вращения совпадает с осью И-И детали, а плоскость симметрии рабочих поверхностей 12 подвижных брусков с плоскостью симметрии l — l обрабатываемой поверхности 2, Хордой подвижных брусков является линия 13.

Способ обработки отверстий в динамике. В начале технологической операции деталь 1 устанавливают в патрон, условно не показанный, например, электромагнитный, на жестких опорах, Подбирают инструмент так, что радиус рабочей поверхности 12 подвижных брусков 5 был равен радиусу обрабатываемой поверхности 2 детали 1, либо правят предварительно рабочую поверхность 12. Для этого до начала операции подвижные бруски 5 раздвигают от оси II — И на заданное расстояние. Фиксируют их в раздвинутом положении с помощью распорки (условно не показанной) и правят с помощью, например, алмазного ролика, Готовый к работе инструмент устанавливают корпусом 3 на шпинделе 4 станка аналогично установке шлифовальных кругов с планшайбой для внутреннего шлифования, Совмещают ось вращения шпинделя 4 и инструмента с осью И-ll обрабатываемой поверхности 2 детали посредством перемещения шпинделя в поперечном направлении, Затем совмещают плоскость симметрии рабочей поверхности 12 подвижных брусков 5 с плоскостью симметрии

Н обрабатываемой поверхности 2 детали 1 посредством продольного перемещения инструмента со шпинделем 4 и шлифовальной бабкой, условно не показанными, Это относительное осевое положение детали 2 и подвижных брусков 5 фиксируют, например, с помощью предварительно настроенных упоров. Включают вращение детали 2. Затем включают вращение инструмента — подвижных брусков 5 в том же направлении, что и вращение детали. Скорость вращения инструмента Ч предварительно рассчитывают так, чтобы она была в интервале

dmin".×màõ по приведенным выше зависимо5 стям, Под действием центробежной силы подвижные бруски 5 перемещаются в радиальном направлении от оси 1НI, пока не коснутся обрабатываемой поверхности 2 детали 1. Подается под давлением СОЖ.

Одновременно включают относительное осевое возвратно-поступательное перемещение подвижных брусков 5. Деталь 1 вращается, например, по часовой стрелке с угловой скоростью ш . Инструмент, подвижные бруски 5, вращается в том же направлении, что и деталь 1, с угловой скоростью а„.

Линейная скорость детали 1 выбирается меньшей линейной скорости инструмента на величину скорости резания. За каждый

20 оборот подвижных брусков 5 сила их давления периодически изменяется от максимального до минимального значения, Как видно иэ схемы (рис,3), на каждый из подвижных брусков действует четыре силы:

Рм — сила веса подвижного бруска 5, Н; Ри— центробежная сила, Н; Fnж, — сила упругости пружины 9, I-l; F — сила резания, Н, Они приложены к центру масс (точка С) подвижных брусков 5, расположенном на расстоя30 нии радиуса Rc от оси вращения II-И. Сила резания различна для нижнего и верхнего положения подвижного бруска, Она равна

F = Fin FM Fn.ж. (3) — для верхнего положения, F = Еи + Гу — Fn,ж, (4) — для нижнего положения.

Очевидно, что она минимальна для верхнего положения. Определяют это минимальное значение иэ условий обеспечения

40 требуемого съема материала в единицу времени, т.е, требуемой производительности.

Отсюда определяется и минимально допустимая скорость и частота вращения подвижных брусков 5.

45 Уравнение равновесия (3) для верхнего положения подвижных брусков имеет вид .7Г nmln — (30 )

Ми g п.ж.

ГДЕ nmln — МИНИМаЛЬНО ДОПУСтИМаЯ ЧаСтста вращения инструмента.

Она равна и„;,= (0 cpmin Э + Ми 9 + l n.ж. ) 900 (5) ми т "с г.

Минимально допустимая окружная скорость Чп„п инструментов равна

1ВОЗ310

Vmin = л D Пт;„. (6)

Vmln- Л.Ох контакта с обрабатываемой поверхностью обеспечивают отсутствие эатоколебаний.

Из сказанного вытекает, что задавшись требуемой скоростью резания Vp, которую

5 выбирают опытным путем (для ст. ШХ-15 инструментом из электрокорунда зернистостью М40 онэ была Vp = 120-150 мlмин). можно найти необходимую скорость врэ.цения Нд детали

10 V„„=- V -- V, (9) и ее частоту вращения ми тг "с

2 . тг. О (10)

После окончания съема металла в тече15 ние заданного времени вращение инструмента с подвижными брусками 5 выключается, Шпиндель 4 тормозится и останавливается. Подвижные бруски 5 под действием пружин 9 отходят от обрабатыва20 емой поверхности 2 детали 1 в исходное положение, При этом величина радиального перемещения подвижных брусков выбирается такой, чтобы обеспечить вывоД инструмента из детали 1 в осевом направлении, а

25 также компенсировать износ подвижных брусков 5. После вывода инструмента — подвижных брусков 5 из детали 1 и остановки вращения детали 1, а также выключения привода зажима детали 1, она (деталь 1)

30 снимается со станка.

Пример конкретной реализации. Обрабатывали наружное кольцо роликоподшипника типа 32310 с размерами обрабатываемой поверхности: диаметр D =

35 =97 мм, длина! = 17 мм, Выбирают минимальное значение среднего давления

Qc „iq = =0 03 кг/см и, соответственно, максимальное значение Qcpmax 0,57 кг/см

Определяют: площадь S = 70 17 = 1190 мм

= 11; радиус центра масс Rc = 40 мм = = 0,04 и; ускорение силы тяжести g = г, =9,8; массу инструмента (системы подвижных брусков) Ми =0,1 кг; силу упругости

45 возвратной пружины Fn.®. = 1,2 Н. Определяют минимально и максимально допустимые частоты и скорости вращения инструмента

Птах =

10 а,р (7) Чи Л Rc

29-

Кроме того, должны быть обеспечены допустимые значения шероховатости и волнистости, которые могут быть не обеспечены вследствие возникающих автоколебаний. Одно направление враще- „ ния детали 1 и подвижных брусков 5, а также периодичность давления подвижных брусков в течение каждого из оборота в сочетании с применением подвижных брусков 5 с максимально возможной дугой и площадью

Пт1п =

+ 1,2 2 900

0.1 3,14 0,04

=362 об/мин;

Пmax х V(10 QcPmin S+M99 9+Fnж. 900 (2 ) где D — диаметр обрабатываемого отверстия, м.

Введя обозначения: А = тг D; Бтьп = 10х

xQcpmln S; В = Ми . g; Г = Милг Rc, получают формулу (1) Vmln =А п.ж.

С другой стороны должно быть ограничено и верхнее значение скорости и частоты вращения, Они выбираются из условия обеспечения высокого качества поверхностного слоя, характеризующегося отсутствием прижо гав на обрабатываемой поверхности 2.

Уравнение равновесия (4) для нижнего положения подвижных брусков

< Птах 2

10 Qcpmax S ™è (30 ) Rc+

+ Ми g п.ж.

ГДЕ Ilmax — МаКСИМаЛЬНО ДОПУСтИМаЯ ЧЭСтста вращения инструмента.

Она равна

Аналогично определяют максимально допустимую окружную скорость Vmax инструмента

Vmax = 7Г D llmax (8)

Нтах = KD x

Х (10 + Ми Я + "n.ж. 900

М99 Л Rc

Введя те же обозначения, что были npuHATbl дЛя Vmin, а таКжЕ Бтах = 10 Qcpmax S, гтолучают формулу (2) Ё . ° Д 9"

0,1 314 0.04

1803310

= 1250 об/мин; л Оп (, Н i — — — — — = 110 м/мин;

Принимают скорость резания Чр =

=-135 м /мин. Оп редел яют максимал ьную скорость детали Чд = 380 — 135 =- 245 м /мин и необходимую для этого частоту ее вращения

VlL 1000 245 1000

z 0 314 97

= 803 об/мин.

Принимают по станку действительную частоту вращения детали пд = 800 об/мин. После обработки закрытого отверстия указанного кольца с выбранной выше скоростью инструмента при частоте его вращения пс ех = 1250 об/мин и частоте вращения детали пд = 800 об/мин на токарном станке модели! К620 с помощью заявляемого способа получено отверстие, которое имело огранку М/ = 0,4 — 0,1 мкм, волнистость W

=0 5 — 1,2 мкм, шероховатость R

=0,45 — 0,6 мкм. До обработки эта поверхность имела; Ю/ = 2,96-4,04 мкм, И4 = 2,63,6 мкм, Rs = 0,8-1,25 мкм. При этом машинное время м = 30 с, штучное время

t T 42 с были при снимаемом припуске

0,1 мм.

Формула изобретения

1. Способ обработки отверстий, при котором заготовке и инструменту с подвижными в радиальном направлении абразивными брусками сообщают вращательное движение и относительное осевое возвратно-поступательное перемещение, причем радиальное перемещение брусков осуществляют посредством центробежной силы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности процесса обработки, берут инструмент с подпружиненными в радиальном направлении относительно закрепленного на шпинделе корпуса абразивными брусками, а окружную скорость сообщаемого ему вращательного движения выбирают из следующего условия

V (10 Осрщ(р S + Ми g + Fp ж. ) 900 л0

Ми Л Rñ

<у< (10 0срщех S + Ми g + Fp ж, 900

<Л О

Ми Л Rc

10 где V H — окружная скорость инструмента;

0 — диаметр обрабатываемого отверстия;

M> — масса инструмента;

Fn.ж. — сила упругости возвратной пру15 жины;

S — площадь проекции рабочей поверхности подвижных брусков на плоскость их хорды;

Rc — радиус расположения центра масс

20 подвижных брусков, G,р „— среднее давление подвижных брусков на поверхность закрытого отверстия, обеспечивающее требуемую производительность

Оср,„— среднее давление подвижных брусков на поверхность закрытого отверстия, обеспечивающее отсутствие прижогов, при этом заготовке сообщают вращательное движение, по направлению совпадающее с направлением вращения инструмента с окружной скоростью, выбранной из следующего условия

Чзаг 5 Чин Чрез где V3 г — окружная скорость заготовки;

Чрез — скорость резания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения обработки закрытых поверхностей, вращательное движение инструменту сообщают после ввода инструмента внутрь заготовки и совмещения плоскостей симметрии закрытого отверстия заготовки и рабочей поверхности инструмента.

Составитель B. Ахматов

Техред М,Моргентал Корректор 1. Пилипенко

Редактор Т. Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1027 Тираж Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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