Устройство для отделочной обработки винтов

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при финишной абразивной обработке валов с переменным сечением и винтовых поверхностей точных винтов, например винтов винтовых насосов, из трудношлифуемых материалов методом охватывающего шлифования. Устройство содержит инструмент с закрепленным на его поверхности абразивным слоем и снабжено индивидуальным приводом вращения инструмента относительно собственной оси. При этом инструмент выполнен в виде гибкого проволочно-абразивного вала, а абразивный слой закреплен по всей его периферии. Использование такой конструкции ведет к повышению качества, производительности и точности обработки, а также позволяет интенсифицировать обработку винтовых поверхностей валов с переменным сечением. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению к области станкостроения и может быть использовано при финишной абразивной обработке валов с переменным сечением и винтовых поверхностей точных винтов, например, винтов винтовых насосов, из трудношлифуемых материалов методом охватывающего шлифования.

Известен шлифовальный круг, выполненный в виде кольцеобразного корпуса с закрепленным на нем абразивным слоем, при этом корпус представляет собой цилиндрическую пружину сжатия и витки пружины снабжены элементом фиксации их в сомкнутом положении [1].

Недостатками известного инструмента являются ограниченность применения, а именно только для обработки отверстий некруглой формы, минимальная площадь контакта инструмента с заготовкой, не позволяющая интенсифицировать режимы обработки, и сложность реализации, требующая специального оборудования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является абразивный кольцеобразный охватывающий круг, состоящий из выполненного в виде цилиндрической пружины корпуса и закрепленного на нем абразивного слоя, при этом для обработки винтов он снабжен закрепленными на наружной поверхности корпуса кронштейнами с пазами, а абразивный слой закреплен на внутренней поверхности корпуса, кроме того, рабочая поверхность круга имеет профиль впадины обрабатываемого винта, а шаг цилиндрической пружины составляет половину шага обрабатываемого винта.

Недостатками известного инструмента являются невысокая эффективность шлифования, т.к. абразивный слой узкой полосой закреплен только на внутренней поверхности корпуса при этом не вращающегося инструмента; минимальная площадь контакта инструмента с заготовкой, особенно при обработке выступов винта, не позволяющая интенсифицировать режимы обработки, кроме того, неподвижное не вращающееся состояние инструмента требует большой (на порядок выше) скорости вращения обрабатываемой детали, которую не в состоянии обеспечить имеющееся в эксплуатации оборудование.

Задачей изобретения является повышение качества, производительности и точности обработки за счет использования устройства для охватывающего шлифования и вращения самого инструмента, увеличивающее площадь контакта инструмента и заготовки и скорость резания и позволяющее интенсифицировать обработку винтовых и с переменным сечением поверхностей валов.

Поставленная задача решается предлагаемым устройством для отделочной обработки винтов, содержащим инструмент с закрепленным на его поверхности абразивным слоем, причем оно снабжено индивидуальным приводом вращения инструмента относительно собственной оси, при этом инструмент выполнен в виде гибкого проволочного вала, а абразивный слой закреплен по всей его периферии.

При этом устройство предназначено для обработки винтов винтовых насосов путем их схватывания на 360° и более.

Кроме того, устройство снабжено неподвижным основанием и шарнирно-стопорным устройством, предназначенным для соединения упомянутого привода вращения с неподвижным основанием из условия расположения гибкого проволочно-абразивного вала с приводом под углом подъема витка резьбы обрабатываемого винта к плоскости, перпендикулярной оси его вращения.

При этом устройство снабжено шарниром с пружиной сжатия, расположенной на свободном конце проволочного вала, для соединения последнего с неподвижным основанием после охватывания обрабатываемого винта, причем устройство снабжено механизмом натяжения свободного конца гибкого проволочно-абразивного вала для регулирования в процессе обработки усилия врезания упомянутого вала в поперечном направлении посредством пружины сжатия.

Сущность устройства поясняется чертежами.

На фиг.1 приведена схема обработки предлагаемым устройством; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - элемент Б на фиг.2, второй вариант крепления конца гибкого проволочно-абразивного вала.

При финишной абразивной обработке валов с переменным сечением 1 (например, винтовых насосов, имеющих профиль и размеры D, D₁, t, e, e₁, показанные на фиг.1) предлагаемым устройством их закрепляют в патроне 2 шпинделя 3 бабки 4 и обрабатываемому валу сообщают вращательное движение. Скорость вращения детали задают в зависимости от режущих свойств абразивного инструмента 5, которому сообщают возвратно-поступательную продольную подачу S_пp, при этом в качестве инструмента используют гибкий проволочный вал с закрепленным на нем абразивным слоем.

Гибкий проволочно-абразивный вал 5 располагают под углом α подъема резьбы обрабатываемого винта 1 к плоскости, перпендикулярной оси вращения последнего.

Гибким проволочно-абразивным валом 5 охватывают обрабатываемый винт 1 не менее чем на 360° (см. фиг.1 и 2), а свободный конец шарнирно соединяют с помощью пружины 6 сжатия с основанием 7, где закреплен индивидуальный привод 8 вала 5.

При этом гибкому проволочно-абразивному валу 5 дают вращение относительно собственной оси с помощью индивидуального привода 8, а поперечная подача врезания обеспечивается усилием натяжения пружины 6 сжатия. Это вариант крепления вала 5, работающего в одном режиме.

Для быстрого перехода с режима чернового шлифования, которое производится при значительном натяжении пружины 6, в режим получистового, а затем - чистового и выхаживания, которые производятся при среднем и минимальном натяжении пружины, т.e. для регулирования усилия врезания в поперечном направлении используется (второй вариант крепления) специальный механизм 9 натяжения свободного конца вала 5 через пружину 6 (фиг.3). Механизм 9 натяжения представляет собой червячный редуктор, на входном валу которого закреплен маховичок 10 ручной настройки усилия поперечной подачи S_пoп, а на выходном - барабан натяжения пружины 6.

На наружную поверхность гибкого проволочного вала нанесен абразивно-алмазный слой, например, на гибкой вулканитовой или резиновой связке или другим известным способом.

Одновременно с главным движением резания, которым является вращение инструмента относительно своей продольной оси, сообщают возвратно-поступательную продольную подачу S_пp относительно вращающейся детали с помощью суппорта (если обработка ведется на токарном станке, не показан), на котором закреплено неподвижное основание 7, служащее для установки на него индивидуального привода 8 и устройства крепления свободного конца вала 5, причем крепление индивидуального привода 8 осуществляется с помощью шарнирно-стопорного устройства 11, относительно оси которого поворачивается привод при настройки на тот или иной угол α.

Охватывая обрабатываемый винт 1 и благодаря пружинящим свойствам гибкого проволочно-абразивного вала 5, его виток (или несколько витков), перемещаясь вдоль оси и копируя профиль обрабатываемого винта, изменяет (изменяют) свои размеры в радиальном направлении, обеспечивая радиальную подачу S_пoп. Виток (витки) увеличивается и уменьшается в диаметре, в поперечном сечении принимая форму круга, когда проходит по впадине обрабатываемого винта, или форму эллипса, когда проходит по вершине, и наружной вращающейся абразивно-алмазной рабочей поверхностью, в сечении имеющей профиль круга радиусом, равным радиусу впадины винтовой поверхности обрабатываемого винта, производит (производят) интенсивную абразивную обработку по всей длине винта благодаря продольной подаче.

Наружная абразивно-алмазная рабочая поверхность вала, заправленная первоначально по форме цилиндра и поддерживающая этот профиль благодаря самозаточке, в процессе обработки занимает положение как во впадине, так и на выступе. При этом, находясь во впадине, виток вала контактирует с заготовкой всей режущей поверхностью, снимая одинаковый припуск металла, что и на выступе, благодаря упругим свойствам натяжной пружины 6.

Пример. Обрабатывался винт левый Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина 1282 мм, длина винтовой части 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта ⊘27^-0,05 мм, эксцентриситет e₁=1,65 мм, е=3,3 мм, шаг t=28±^0,01 мм, шероховатость R_a=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса 5,8 кг. Припуск на сторону 0,25 мм. Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20, гибкий проволочно-абразивный вал из 2 витков с наружным диаметром d=10 мм, с толщиной абразивного слоя h=2 мм, марки 44А12С18В ГОСТ 2424-83, окружная скорость заготовки v_д=169,56 м/мин (2,82 м/с), n_д=2000 об/мин, продольная подача S_пp=2,8 мм/об, окружная скорость вала v_и= 1,57 м/с (n_и=3000 об/мин), при этом скорость резания составляла 2,82²+1,57²=3,22 м/с, требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Т_м=5,35 мин (против Т^баз_м=16,75 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании с помощью шлифовальной головки, с последующим полированием абразивной лентой ЛВТ 2200×55 Э4, 5-8-10 ГОСТ 12439-79 на токарном станке 1К62 на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.

Достоинствами предлагаемого устройства для обработки проволочно-абразивным охватывающим инструментом являются возможность абразивной обработки валов с переменным сечением, в частности винтов, легко достижима нужная скорость резания, высокая производительность.

Преимущества предлагаемого устройства для абразивной обработки проволочно-абразивным охватывающим инструментом: отсутствие стыков; более плавное вращение; большая жесткость технологической системы, нет необходимости поддерживать от прогиба люнетом обрабатываемый нежесткий, имеющий большую длину при малом диаметре винт (как при традиционном круглом шлифовании); повышается качество и точность обработки благодаря кольцевому охватыванию инструментом обрабатываемой поверхности при снятии больших неравномерных припусков; в 2-3 раза повышается производительность обработки благодаря большой площади контакта инструмента с заготовкой и сокращению количества проходов; свободный доступ смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания между витками также положительно влияет на производительность.

Благодаря применению предлагаемого устройства для абразивной обработки винтовых поверхностей винтов проволочно-абразивным охватывающим инструментом улучшается качество и повышается производительность за счет снижения теплонапряженности процесса и гарантированной бесприжоговой обработки.

Источники информации

1. А.с. СССР 960002, кл. В 24 В 37/02, В 24 D 5/06. Шлифовальный круг. /Маков Н.П. № 3004758/25-08, заяв. 17.11.80, опубл. 23.09.82. Бюл. № 35.

2. Патент РФ 2179503, МКИ В 24 D 5/02. Абразивный кольцеобразный охватывающий круг. Степанов Ю.С., Афанасьев Б.И., Коськин А.В. № 99122549/02. 27.10.99. 20.02.2002. Бюл. № 5 - прототип.

Формула изобретения

1. Устройство для отделочной обработки винтов, содержащее инструмент с закрепленным на его поверхности абразивным слоем, отличающееся тем, что оно снабжено индивидуальным приводом вращения инструмента относительно собственной оси, при этом инструмент выполнен в виде гибкого проволочно-абразивного вала, а абразивный слой закреплен по всей его периферии.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно предназначено для обработки винтов винтовых насосов путем их схватывания на 360° и более.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно снабжено неподвижным основанием и шарнирно-стопорным устройством, предназначенным для соединения упомянутого привода вращения с неподвижным основанием из условия расположения гибкого проволочно-абразивного вала с приводом под углом подъема витка резьбы обрабатываемого винта к плоскости, перпендикулярной оси его вращения.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено шарниром с пружиной сжатия, расположенной на свободном конце проволочного вала, для соединения последнего с неподвижным основанием после охватывания обрабатываемого винта.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом натяжения свободного конца гибкого проволочно-абразивного вала для регулирования в процессе обработки усилия врезания упомянутого вала в поперечном направлении посредством пружины сжатия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3