Способ суперфиниширования валов

 

Использование: в машиностроении и приборостроении при обработке валов с высокими требованиями к геометрической форме шеек, преимущественно с низкой изгибной жесткостью или с эксцентрично расположенными шейками. Сущность: обрабатываемую поверхность вала охватывают двумя брусками и одной нережущей опорой, расположенной симметрично брускам со стороны большей из двух дуг обрабатываемой поверхности, соединяющих бруски. Вал приводят в движение относительно брусков и опоры. Оси брусков в поперечном сечении вала располагают друг относительно друга на угловом расстоянии ft, которое выбирают из условия 60° + у fi 108° - у, где у - угловая ширина бруска в поперечном сечении вала.3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s В 24 В 5/42

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

00 Р ф». О (оо

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834109/08 (22) 04.06.90 (46) 30.06.93. Бюл. N 24 (71) Саратовский политехнический институт (72) И.В.Овсянников (56) Патент ФРГ М 1961279, кл. В 24 В 5/42, 1976. (54) СПОСОБ СУПЕРФИНИШИРОВАНИЯ

ВАЛОВ (57) Использование: в машиностроении и приборостроении при обработке валов с высокими требованиями к геометрической .форме шеек. Преимущественно с низкой изгибной жесткостью или с эксцентрично расИзобретение относится к машиностроению и приборостроению и может быть использовано при обработк валов с высокими требованиями к геометрической форме шеек, преимущественно с низкой изгибной жесткостью или с эксцентрично расположенными шейками, Цель изобретения — повышение качества обработки путем снижения отклонений от круглости обрабатываемой поверхности в виде огранок с пятью гранями.

На фиг.1 показана схема суперфиниширования; на фиг.2 — схема для расчета колебаний натяга в технологической системе: на фиг.3 — зависимость интенсивности изменения амплитуды огранок с тремя и пятью гранями от угла малыми симметричными элементами брусков, вносящими это изменение.

На чертеже обозначены; обрабатываемый вал 1; бруски 2 и 3; упор 4; /3 — угловое расстояние между осями брусков в поперечном сечении вала; у- угловая ширина бру„„Я2 „„1824289 А1 положенными шейками. Сущность: обрабатываемую поверхность вала охватывают двумя брусками и одной нережущей опорой, расположенной симметрично брускам со стороны большей из двух дуг обрабатываемой поверхности. соединяющих бруски. Вал приводят в движение относительно брусков и опоры. Оси брусков в поперечном сечении вала располагают друг относительно друга на угловом расстоянии р, которое выбирают из условия 60 + y P 10K — y, где у — угловая ширина бруска в поперечном се- чении вала. 3 ил, ска; ф и r — полярные координаты произвольной точки М замкнутой кривой l, ограничивающей поперечное сечение вала; точки А, В и с символизируют соогветственно доа бесконечно малых элемента брусков, расположенных симметрично относительно упора, и упор: г,гг,гs — длины соответственно векторов ОА, ОВ, 0С; а — угол между двумя бесконечно малыми элементами брусков в поперечном сечении вала; (180 — а — ) — угол между упором и рассматривае2 мым элементом бруска в поперечном сечении вала; а,b. с — длины сторон hABC.

Выделим на каждом из брусков по одному, бесконечно малому элементу режущей поверхности так, чтобы элементы были симметричны относительно опоры. Обозначим их точками А и В. Рассмотрим процесс суперфиниширования в технологической системе, образованной этими элементами, упором и обрабатываемой поверхностью, 1824289

15 (4S) - Grp ts((2- )Го+

2s п =1

+2 й) (6) a,i a<+a„) 2(ъб-tl 4э,+ ь+ — а

4s-< 4 -t и =1

35 R rp+ а - r2 +гз+2гггзсоз г г а г г и

b - r1 +гз +2rlrgcos 7

Сп

45 R= rp+ х

1+соз—

2 с = гг, +rl -2r7rlcos а г

Подставив в полученные равенства выражения (1) с учетом малости Ь и отбрасывая члены высших порядков малости, получим; 5О х { — sin(n ф + ф)+

+ — sln(n (ф+a)+ ф,)+

2

Q а

55 + сов gз1п(п(ф+л+g )+ ф)) а -2rps(lp+ Й+ Лз)

b2=2rps(rp+ 51+ Лз) сг-2г t(r + Ж+ Ж) (3) или а

s = 1+cos

t = 1-cos а (4) Целенаправленное колебание съема можно обеспечить соответствующим колебанием натяга в технологической системе.

Эффективность исправления огранок с числом граней 3 и 5 зависит от амплитуды и фазы колебания натяга в системе, т,е. колебания радиуса окружности, проходящей через точки А, В и С (фиг.2).

Контур поперечного сечения вала в полярных координатах выражается рядом

Фурье

r(ф)= ro+» Cpsln(n ф+ фп), где го — средняя величина радиуса, п — порядковый номер составляющей гармоники, Сп и ф — соответственно амплитуда и фаза и-й гармоники.

Для определенности будем считать, что вал вращается по часовой стрелке, тогда для

i = 1,2,3 справедливо: г1 rp+ Ь

Ь1 = . Cousin(ng) + 1/Ъ) hg Я C„sin(n(gi + гх )+ tp„) где

00 а

6э= C>sin(n(gi+л+ )+ ф (2) и =1

Рассматривая ОВОС, hAOC, ЛВОА, по теореме косинусов имеем: здесь и далее для кратности записи введены обозначения

Радиус окружности, описанной вокруг

hABC, выражается через его стороны и пло щадь $ следующим образом:

R - ab с р (4S )

räe (45) - 2(b732+b2c2+ 2c2)-b4-с4 4

С учетом (3) перепишем последнее выражение с точностью до величин высшего порядка малости:

+ (3- — ) Й+ (3- — ) Й+

t с

$ s

Рассматривая совместно равенства (5). (3) и (6), имеем;

Раскладывая подкоренное выражение в степенной ряд и отбрасывая члены высшего порядка малости, получим с учетом (4):

1 1 а 2 (— Л1+

1+cos—

Й+с $$63)

1 а

Если профиль детали содержит погреш.ность в виде одной гармоники с номером п, то. учитывая (2), имеем:

1824289

R го+

Сп а (cos n — +(-1) х а

1+соз—

2 х (cos + (-1)"соз )sln(n(g + )+ (8) Второе слагаемое первой части уравнения (8) описывает переменную составляющую

ЬИ радиуса окружности, описанной вокруг

ЬАВС.

Обозначая

cos и — +(-1) cos— а п а

2 2

1 +созв а

2 представим величину hR следующими двумя способами:

ЬВ - CnQcosn sin(n ф+ ф,)+

+ CnQsln n icos(n ф+ ф,) а

hR = CnQcosn sln(n(ф+а)+ а (9) + ф,)-C Qsin и 2cos(n(t/+a)+ ф,) (10)

Из уравнения (8) следует, что колебание натяга является гармоническим и совпадает по частоте с колебанием величины п рипуска на обработку для каждого из рассматриваемых элементов брусков, Иэ уравнений (9), (10) и (2) видно, что колебание натяга раскладывается на две составляющие, сдвинутые относительно друг друга по фазе на 90, причем первая составляющая синфаэна или находится в противофазе (в зависимости от а знака выражения Qcosn ) с колебанием припуска для соответствующего элемента бруска. Очевидно, что первая составляющая уменьшает исходную гармоническую погрешность формы в случае равенства фаз и увеличивает, если находится в противофазе, Интенсивность изменения исходной погрешности тем больше, чем больше амплиi óäà этой составляющей, Вторая составляющая не влияет на амплитуду исходной погрешности. Т.к. Cn = const, то характер изменения амплитуды огранки с номером и определяется величиной Кл а

-Осозп .

На фиг.3 видно, что в диапазоне 60О

-108 укаэанная величина положительная

60 + y < P < 108 — у

78" < а < 102

В этом диапазоне углов а величины Кз и К5 принимают только положительные значения (фиг.3). а значит амплитуды огранок с

45 тремя и пятью гранями уменьшаются.

Пример 2. Обрабатывают ту же шейку, что в примере 1. Шейку охватывают двумя брусками и опорой, как в примере 1, приводит вал в движение относительно брусков и опоры, при этом устанавливают угол

Р- 72" =- 60 + у.

Этому расположению брусков соответствует такой диапазон угла а:

60О <а< 84

На фиг,3 видно, что этому диапазону а соответствуют только положительные значения величин Кэ и К5, но малейшее уменьшение угла Р приведет к тому, что появятся части брусков (симметрично относителкно опоры), которым будут

30 для обеих огранок с числом граней и 3 и

n - 5 и отрицательна для одной иэ огранок вне этого диапазона. Следовательно при угловом расстоянии /3 между осями брусков, определяемом по формуле 60 + +y

108о-у, где у- угловая ширина бруска, бруски целиком будут находиться в области положительных значений Кэ. и Кз, обеспечивающих исправление огранок с тремя и пятью гранями. Если же

P < 6P + y или P ) 108 - у,, то соответственно внутренние или наружные края брусков будут находиться в области отри4Ътельных значений Кз и К5 и способствовать увеличению амплитуды огранки с тремя или пятью гранями, Пример 1, Обрабатывают шейку коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.

Шейку охватывают двумя брусками марки

БКв 16х10024А М28 CMI 7 КА ГОСТ 2456-82, каждый из которых имеет угловую ширину

) 12, и одной опорой, расположенной симметрично относительно брусков со стороны большей иэ двух дуг обрабатываемой поверхности. соединяющих бруски, приводит вал в движение относительно брусков и опоры, при этом между осями брусков в сечении, перпендикулярном оси вращения вала, устанавлива от угол/3 . удовлетворяющий неравенству т.е, 72

/? — у < а < j3 + y, т.е.

1824289 соответствовать угол а (60 . а значит отрицательные значения величины Кз. Следовательно укаэанные части брусков будут увеличивать амплитуду огранки с тремя гранями.

Пример 3. Обрабатывают ту же шейку, что в примере 1. Шейку охватывают двумя брусками и опорой, как в примере 1, приводят вал в движение относительно брусков и опоры, при этом устанавливают угол

/3- 96 - 108 - у. Этому расположению брусков соответствует такой диапазон угла а:

84 < а < 108

На фиг.З видно, что этому диапазону а соответствуют только положительные значения величин Кз и Ks, но малейшее увеличение угла Р приведет к тому, что появятся части брусков (симметричные относительно опоры), которым будет соответствовать угол а > 108, а значит отрицательные значения величины Ks, Следовательно указанные части брусков будут увеличивать амплитуду огранки с пятью гранями, 5 Формула изобретения

Способ суперфиниширования валов двумя брусками, при котором вал устанавливают на опору, расположенную симметрично относительно брусков со стороны

10 больше иэ двух дуг обрабатываемой поверхности, соединяющих бруски, и сообщают ему перемещение относительно брусков и опоры, отличающийся тем,что,сцелью повышения качества обработки путем сни15 жения отклонений от круглости обрабатываемой поверхности в виде огранки с тремя и пятью гранями, угол между осями брусков в поперечном сечении вала выбирают иэ условия

20 60 + у SP 9 108 - у, где у — угловая ширина бруска в поперечном сечении вала. 1824289

Составитель В. блинов

Техред М.Моргентал Корректор М. Андрушенко

Редактор

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

Заказ 2208 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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