Способ шлифования винтов

Изобретение относится к области технологии машиностроения, финишной абразивной обработке точных винтов из труднообрабатываемых материалов. Способ включает установку шлифовального круга под углом подъема витка обрабатываемого винта, сообщение кругу независимого вращательного движения и продольной подачи, равной шагу обрабатываемого винта, и использование люнета. Для повышения качества, производительности и точности обработку ведут одновременно равно расположенными в поперечной плоскости тремя кругами и удаленными друг от друга в осевом направлении на расстоянии одной трети шага винта. Оси вращения кругов расположены под углом к оси заготовки, равным углу подъема витков винта. При этом в качестве люнета используют головку, на которой устанавливают круги, имеющие индивидуальные приводы и возможность самоцентрирования с обеспечением равной радиальной подачи с помощью спирально-реечного механизма, имеющего три реечные планки, и центральный спиральный диск, входящий в зацепление с упомянутыми реечными планками и малой конической шестерней, с помощью вращения которой обеспечивают радиальную подачу кругов. 3 ил.

 

Изобретение относится к технологии машиностроения, может быть использовано при финишной абразивной обработке винтовых поверхностей точных винтов, преимущественно с большим углом подъема, из труднообрабатываемых материалов.

Известен способ окончательного шлифования ходовых винтов на резьбошлифовальных станках типа 5Д822В, MB 140, станках фирмы Матрикс (Великобритания) и др. кругами из эльбора и другого абразивного материала при установке детали в центрах с поддерживающими люнетами и обильным охлаждением [1, 2].

Недостатками известного способа шлифования являются большая трудоемкость процесса абразивной обработки, которая требует специального оборудования, и низкая производительность, связанная с невысокой размерной стойкостью кругов, ведущей к снижению точности и быстрой потере режущих свойств.

Известен способ шлифования винтов, включающий установку круга под углом подъема витка обрабатываемого винта, сообщение кругу независимого вращательного движения и продольной подачи, равной шагу обрабатываемого винта и кинематически связанной с вращением заготовки, а заготовке - вращения, и использование люнета [3].

Недостатками известного способа шлифования являются большая трудоемкость процесса абразивной обработки таких деталей, как винт, отличающийся большой протяженностью шлифуемой поверхности, малым диаметром в поперечном сечении и нежестким при обработке, и низкая производительность, связанная с невысокой размерной стойкостью кругов, ведущей к снижению точности и быстрой потере режущих свойств.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей, повышение качества, производительности и точности обработки за счет одновременного использования трех кругов с возможностью центрирования.

Поставленная задача решается предлагаемым способом шлифования винтов, включающим установку шлифовального круга под углом подъема витка обрабатываемого винта, сообщение кругу независимого вращательного движения и продольной подачи, равной шагу обрабатываемого винта и кинематически связанной с вращением заготовки винта, и использование люнета, причем обработку ведут одновременно равно расположенными друг от друга в поперечной плоскости тремя кругами и удаленными друг от друга в осевом направлении на расстоянии одной трети шага, а оси вращения кругов расположены под углом к оси заготовки, равным углу подъема витков винта, при этом в качестве люнета используют головку, на которой устанавливают круги, имеющие индивидуальные приводы и возможность самоцентрирования с обеспечением равной радиальной подачи с помощью спирально-реечного механизма, имеющего три реечные планки, расположенные в радиальных пазах корпуса головки, на которых закреплены круги с приводом, и центральный спиральный диск, входящий в зацепление с упомянутыми реечными планками и малой конической шестерней, с помощью вращения которой обеспечивают радиальную подачу кругов. Сущность способа поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена схема способа шлифования винтов с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной и устройство, реализующее предлагаемый способ, в виде центрирующей шлифовальной головки, содержащей три круга; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1.

Предлагаемый способ шлифования винтов преимущественно с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной включает установку круга под углом подъема витка обрабатываемого винта и сообщение кругу независимого вращательного движения V_и и продольной подачи S_пр, кинематически связанной с вращением заготовки V₃ и равной шагу обрабатываемого винта, а заготовки сообщают вращательное движение с частотой V₃.

Шлифование заготовки 1, предварительно обработанной, например точением, винта ведут одновременно тремя кругами 2, равно расположенными друг от друга в поперечной плоскости. Фасонную рабочую периферийную поверхность кругов правят по профилю впадины винта в сечении, расположенном под углом к оси винта, равным углу подъема витков. Чтобы круги 2 находились в одной винтовой канавке, они удалены друг от друга в осевом направлении на расстоянии одной трети шага шлифуемого винта, а оси 3 вращения кругов расположены под углом α_к к оси заготовки, равным углу α_в подъема витков винтовой поверхности. Круги 2 установлены в головке 4, играющей роль люнета, имеют индивидуальный привод 5 и возможность центрирования с обеспечением равной радиальной подачи S_p с помощью спирально-реечного механизма.

В состав спирально-реечного механизма входят три реечные планки 6, на торцах которых закреплены круги 2 с приводом 5. На противоположных торцах планок 6 нарезана ленточная силовая спиральная резьба, которой планки 6 входят в зацепление с центральным спиральным диском 8, на торце последнего также нарезана ленточная силовая спиральная резьба. На другом торце спирального диска 8 нарезаны конические зубья. Ручное вращение с помощью ключа (не показан) малой конической шестерни 9, входящей в зацепление с центральным спиральным диском 8, позволяет осуществить радиальную подачу S_p кругов с возможностью центрирования.

Предлагаемый способ шлифования комплектом фасонных кругов повышает точность, качество и производительность изготовления винтов, способствует самозатачиванию инструмента и большему периоду стойкости между переточками, а также расширяет технологические возможности способа шлифования и не требует специального дорогостоящего оборудования.

Способ предназначен для шлифования винтов преимущественно с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной, например, винтов винтовых насосов ЭВН5-25-1500 нефтяных скважин, которые имеют следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта - d=Ø27^-0,05 мм, эксцентриситет e₁=1,65 мм, е=3,3 мм, шаг t=28^±0,01 мм (фиг.1).

Способ абразивной обработки валов осуществляют следующим образом.

Шлифовальная головка с тремя алмазно-абразивными кругами, выполняющая роль подвижного люнета и служащая для реализации способа, устанавливается на суппорт токарно-винторезного станка.

Заготовка винта 1 устанавливается одним концом в патроне, закрепленном на шпинделе станка, а другой поджимается центром 10 задней бабки. Абразивные круги 2 предварительно могут устанавливаться на заданный размер винтовой поверхности, если обработка ведется в один проход при малых припусках на шлифование. При значительных припусках, снимаемых за несколько проходов, абразивные круги устанавливаются на размер с каждым проходом путем вращения ключа (не показан), вставленного в центральное квадратное отверстие малой конической шестерни 9. При этом вращается центральный спиральный диск 8, входящий в зацепление с одной стороны с шестерней 9 и с другой - с реечными планками 6. Такая конструкция привода радиальной настройки позволяет осуществить центрирование кругов и использовать их в качестве подвижной опоры - люнета, повышающего точность обработки.

Продольная подача, равная шагу винта - S_пр=t мм/об, где t - шаг обрабатываемого винта, осуществляется продольным перемещением суппорта с головкой. Поперечная подача кругов на глубину шлифования производится вручную ключом (не показан), вставленным в центральное квадратное отверстие малой конической шестерни 9.

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 - d=Ø27-0,05 мм, эксцентриситет e₁=1,65 мм, е=3,3 мм, шаг t=28±0,01, шероховатость Ra=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. Способ крепления заготовки - одним концом в шпинделе станка, а другой - поджат задним центром. Обработка производилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20 с помощью разработанной шлифовальной головки с тремя кругами типа ПП 200×32×32 44А8-16 М1-М2 8-12К ГОСТ 242-83, скорость кругов V_и=32,42 м/с, n_и=3000 об/мин, окружная скорость заготовки - Vд=15,1 м/мин, n_д=160 об/мин, продольная подача Sпр=28 мм/об, угол наклона витка винтовой поверхности α_в=24° 48', требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Т_м=7,6 мин (против Т_мбаз=16,5 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании одним кругом на резьбошлифовальном станке 5Д822 В 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.

Благодаря применению предлагаемого способа абразивной обработки винтовых поверхностей улучшилось качество винтов, повысилась производительность обработки за счет использования центрирующей шлифовальной головки с тремя кругами и работы ее в качестве подвижного люнета. Расширились технологические возможности, уменьшился расход абразива, повысилась стойкость абразивного инструмента благодаря одновременной работе трех алмазно-абразивных кругов.

Источники информации:

1. Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для машиностроительных специальностей вузов / А.А.Гусев, Е.Р.Ковальчук, И.М.Колосов и др. - М.: Машиностроение, 1986. С.317-320.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т.Т.1 / Под. Ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. С.372-373.

3. Патент RU 2176179 С2, В23G 1/36. 2001 г. - прототип.

Способ шлифования винтов, включающий установку шлифовального круга под углом подъема витка обрабатываемого винта, сообщение кругу независимого вращательного движения и продольной подачи, равной шагу обрабатываемого винта и кинематически связанной с вращением заготовки винта, и использование люнета, отличающийся тем, что обработку ведут одновременно равно расположенными друг от друга в поперечной плоскости тремя кругами и удаленными друг от друга в осевом направлении на расстоянии одной трети шага винта, а оси вращения кругов расположены под углом к оси заготовки, равным углу подъема витков винта, при этом в качестве люнета используют головку, на которой устанавливают круги, имеющие индивидуальные приводы и возможность самоцентрирования с обеспечением равной радиальной подачи с помощью спирально-реечного механизма, имеющего три реечные планки, расположенные в радиальных пазах корпуса головки, на которых закреплены круги с приводом, и центральный спиральный диск, входящий в зацепление с упомянутыми реечными планками и малой конической шестерней, с помощью вращения которой обеспечивают радиальную подачу кругов.