БЕСЦЕНТРОВЫЙ СУПЕРФИНИШНЫЙ СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Предлагаемая полезная модель относится к станкам для шлифования поверхностей изделий, в частности, к бесцентровым суперфинишным станкам для обработки цилиндрических поверхностей изделий.
Бесцентровые суперфинишные станки получили применение в промышленности в связи с их высокой производительностью, точностью обработки и возможностью автоматизации загрузки-выгрузки цилиндрических изделий. Основными частями бесцентровых суперфинишных станков являются валковое устройство, которое одновременно осуществляет позиционирование изделий и их перемещение по всей длине обработки, и шлифовальные бруски, которые совершают осциллирующее движение резания (см., например, Мазальский В.Н. Суперфинишные станки. Л.: Машиностроение, 1988. С.80).
Известные бесцентровые суперфинишные станки содержат валковое устройство, включающее в себя два валка, развернутые друг относительно друга на угол 2λ и установленные на расстоянии 2ν (см. Мазальский В.Н. Суперфинишные станки. Л.: Машиностроение, 1988. С.62). Для этого каждый из валков разворачивают относительно направления перемещения обрабатываемых изделий на угол λ. С целью обеспечения прямолинейной траектории перемещения изделий и постоянного линейного касания в процессе обработки наружные поверхности валков выполнены в форме гиперболоидов вращения.
1
2
1
2
Другое известное устройство (см., пат. RU №2253559 МПК В24В 35/00, опубл. 10.06.2005) содержит два вращающихся валка, установленные на расстоянии 2ν друг от друга и под углом λ скрещивания их осей, и осциллирующие шлифовальные бруски. Углы разворота первого λ и второго λ валков относительно направления перемещения изделий различны (λ≠λ). В результате валки имеют различную форму наружной поверхности, характеризуемую приведенными математическими зависимостями.
По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким техническим решением к заявленному устройству может быть выбран, например, бесцентровый суперфинишный станок (пат. RU №78112 МПК В24В 35/00, опубл. 20.11.2008). Известное устройство содержит два вращающихся валка, установленные на расстоянии 2ν друг от друга и под углом λ, скрещивания их осей, и осциллирующие шлифовальные бруски. Отличительная особенность описанного устройства заключается в том, что один валок установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий и имеет цилиндрическую форму наружной поверхности, а другой валок развернут относительно него на угол λ.
Недостаток известного устройства заключается в том, что при развороте валка по вертикали относительно направления перемещения обрабатываемых изделий форма его наружной поверхности будет иметь сложный профиль со значительной разностью диаметров на торцах. Так как скорости вращения и поступательного перемещения обрабатываемых изделий определяются окружной скоростью, углами контакта и диаметрами валка, то изменение диаметра приведет к неравномерному изменению скоростей по длине валков. Поэтому возникает переменная величина съема металла с обрабатываемых изделий, в результате чего снижается качество обработки на станке.
Перед заявленной полезной моделью была поставлена задача повысить качество обработки на бесцентровом суперфинишном станке.
Технический результат заявленного устройства заключается в повышении качества обработки за счет равномерного вращения и поступательного перемещения обрабатываемых изделий.
Поставленная задача решается тем, что предложен бесцентровый суперфинишный станок для обработки цилиндрических изделий, содержащий два вращающихся валка, установленные на расстоянии 2ν друг от друга, первый из которых имеет цилиндрическую форму наружной поверхности и установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий, а второй валок развернут относительно него на угол λ, а также расположенные над валками осциллирующие шлифовальные бруски.
Новым в предложенном устройстве является то, что второй валок развернут на угол α по вертикали и угол β по горизонтали относительно обрабатываемых изделий таким образом, что λ=α+β.
Новым в предложенном способе является также то, что для получения прямолинейного движения обрабатываемых изделий наружную поверхность второго валка определяют по зависимости
1i
1i
1i
i
i
где x, y, z - координаты поверхности валка, мм; r, z - радиус и длина обрабатываемых изделий, мм; α, β - угол разворота валка по вертикали и горизонтали, град; ϑ - угол контакта валка и изделий, град; h, ν - наладочные координаты суперфинишного станка, мм.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами: на фиг.1 дана конструктивная схема бесцентрового суперфинишного станка, на фиг.2 - координатная схема для расчета профиля наружной поверхности валка, на фиг.3-профили наружной поверхности валков, где а - валок с разворотом по вертикали на угол λ, b - валок с разворотом по вертикали на угол α и горизонтали на угол β.
Бесцентровый суперфинишный станок содержит два вращающихся валка 1 и 2, установленные на расстоянии 2ν друг от друга и под углом λ скрещивания их осей, а также расположенные над валками осциллирующие шлифовальные бруски 3 (фиг.1). Валок 1 установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий 4 и имеет цилиндрическую форму наружной поверхности. Валок 2 развернут на угол α по вертикали и угол β по горизонтали относительно обрабатываемых изделий таким образом, что угол разворота относительно первого валка λ=α+β.
Дополнительный разворот второго валка 2 по горизонтали на угол β при выполнении условия λ=α+β изменяет расстояние от его оси до обрабатываемых изделий 4 и, как следствие, форму наружной поверхности таким образом, что уменьшается разность диаметров на торцах валка. Это обеспечивает более равномерное вращение и поступательное перемещение обрабатываемых изделий на станке при сохранении средней скорости, зависящей от угла λ.
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
Расчет наружной поверхности второго валка 2 основан на теоретических положениях аналитической геометрии в пространстве. Условием линейного касания поверхностей валков 1, 2 и цилиндрических изделий 4 является пересечение нормалей к поверхности изделий с осями валков по длине обработки. На фиг.2: (Х, Y, Z) - система координат обрабатываемых изделий 4; (Х, Y, Z) - система координат второго валка 2. Система координат (Х, Y, Z) определена относительно системы координат (Х, Y, Z) вертикальным наладочным смещением вдоль оси Х на величину h, горизонтальным наладочным смещением вдоль оси Y на величину ν и разворотом на угол α по вертикали и на угол β по горизонтали соответственно.
Поверхность второго валка 2 рассчитывают по зависимости
1i
1i
1i
i
i
где x, y, z - координаты поверхности валка, мм; r, z - радиус и длина обрабатываемых изделий, мм; α, β - угол разворота валка по вертикали и горизонтали, град; ϑ - угол контакта валка и изделий, град; h, ν - наладочные координаты суперфинишного станка, мм.
Рассчитанный по приведенной зависимости второй валок 2 имеет форму наружной поверхности, зависящую от соотношения углов α и β. Пример расчета профилей валков для исходных данных: r=10 мм; λ=3°; α=2,5°; β=0,5°; ν=62,5 мм; h=10 мм, применяемых на станке модели SZZ-3 (Германия) приведен на (фиг.3).
Из графика видно, что профиль наружной поверхности второго валка 2 с разворотом по вертикали на угол α и по горизонтали на угол β (фиг.3b) имеет меньшую разность диаметров на торцах по сравнению с валком, который развернут по вертикали на угол λ (фиг.3а).
Устройство работает следующим образом.
Обрабатываемые цилиндрические изделия 4 вращаются и перемещаются между двумя вращающимися валками 1, 2 и расположенными над ними осциллирующими шлифовальными брусками 3. Первый валок 1 установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий 4, имеет цилиндрическую форму наружной поверхности и является поддерживающим. Второй валок 2 развернут на угол α по вертикали и угол β по горизонтали относительно обрабатываемых изделий 4 таким образом, что угол разворота относительно первого валка 1 составляет λ=α+β. Второй валок 2 имеет сложную форму наружной поверхности и является ведущим, то есть вращает обрабатываемые изделия 4. За счет разворота второго валка 2 сила трения раскладывается на две составляющие, одна из которых направлена по направлению перемещения обрабатываемых изделий 4. Разворот второго валка 2 на угол β по горизонтали обеспечивает меньшую разность диаметров валка 2 на торцах, что способствует более равномерному вращению и перемещению обрабатываемых изделий 4 по всей длине. В результате повышается качество обработки цилиндрических изделий 4 на станке.