СПОСОБ ДВУХСТОРОННЕЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
METHOD OF DOUBLE-SIDE MACHINING OF PARTS

Изобретение относится к металлообработке в машиностроении и может быть использовано при многономенклатурной обработке, например при обработке тонкостенных дисков, используемых в машиностроении, электронной промышленности, деревообработке, камнеобработке и т.д.
Известен способ для механической обработки дисков, суть которого заключается в том, что обрабатываемый вращающийся диск, установленный в приспособлении вертикально, обрабатывается с двух сторон. Обрабатывающим элементом является цилиндрический абразивный круг. Каждый из двух обрабатывающих дисков приводится во вращение собственным приводом.
В процессе обработки к вращающемуся вокруг своей оси диску с двух сторон в одну зону на периферии круга цилиндрическими поверхностями подводятся вращающиеся абразивные круги. Кроме того, вращающиеся абразивные круги совершают возвратно-поступательное движение вдоль радиуса обрабатываемого диска (заявка Японии № 61-19385, кл В24В 7/17, 1978 г., аналог).
Однако известный способ имеет следующие недостатки. Обработка ведется только в очень узкой зоне обрабатываемого диска, что не в полной мере обеспечивает состояние обрабатываемого диска. Отсутствие же стеснения круга по как можно большей плоскости обрабатываемого диска не позволяет обеспечить высокую точность обработки, т.к. не устраняется явление неплоскостности (биения) в той зоне, где отсутствует контакт детали и обрабатывающего абразивного инструмента. Кроме того, отсутствует механизм варьирования скоростью вращения обрабатывающего абразивного инструмента в зависимости от его положения относительно расстояния (радиуса) от периферии диска к его центру вращения в процессе обработки. Вследствие чего скорость резания (т.е. съем металла) снижается по мере радиального смещения 1 обрабатывающего абразивного инструмента от периферии к центру обрабатываемого диска. Это и плюс узость обрабатываемой абразивным инструментом поверхности диска отрицательно сказывается на производительность процесса и достижения высокой точности обработки.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ двухсторонней обработки деталей, изложенный в описании к а.с. СССР №1052374 (станок для двухсторонней обработки торцовых поверхностей дисков), МПК В24В 37/04, 30.06.82 г., (прототип), суть которого заключается в том, что к вертикально расположенной обрабатываемой детали 3 с двух сторон одновременно подводятся два соосно расположенных инструмента 9, 10, оси которых расположены параллельно оси вращения обрабатываемой детали. Инструменты имеют возможность осевого перемещения относительно друг друга и относительно детали 1. Обрабатывающие инструменты устанавливаются на упругие элементы 5, 6, имеющие различную жесткость и которые обеспечивают им прижимное усилие, необходимое для процесса съемки материала при обработке детали 1.
Предусмотрено регулирование прижимного усилия за счет перемещения обрабатывающих инструментов вдоль собственных осей установки инструментов.
При необходимости расширить диапазон размеров обрабатываемых деталей, предусмотрена установка дополнительных пар упругих элементов 5,6 с обрабатывающими инструментами, которые располагаются параллельно предыдущими инструментам.
Этот способ не позволяет обеспечить равномерную скорость резания (равномерный режим обработки) по всей площади обрабатываемой детали в процессе рабочего времени. При постоянной угловой скорости вращения детали линейная скорость точек, расположенных вдоль радиуса детали, меняется в зависимости от величины расстояния от центра. Из этого вытекает, что при приближении к центру вращения детали линейная скорость стремится к нулю, т.е. в центре вращения детали она отсутствует, отсутствуют резание и съем металла. Даже в масштабе одного абразивного не вращающегося инструмента режим обработки происходит по-разному. Скорость резания в зоне, расположенной ближе к периферии детали, значительно выше, чем в той части, которая расположена ближе к центру детали. Происходит это в одно и то же время. Это очень затрудняет технологический процесс и снижает производительность.
Происходящий неравномерный съем материала приводит к тому, что обрабатываемая деталь приобретает конусность, т.е. толщина ее в периферийной зоне меньше, чем в центре. Это отрицательно влияет на точность изготовления детали. Устранение этого недостатка требует специальную доводочную работу, что увеличивает трудоемкость и время изготовления детали с требуемыми параметрами, т.е. снижается производительность. Кроме того, неравномерная скорость резания по всей плоскости обрабатываемой детали в процессе обработки приводит к неравномерному износу абразивного инструмента по контактному торцу, что требует его преждевременной замены. Это также ведет к увеличению трудоемкости и конечной стоимости продукции. Устранить этот недостаток в известном способе не представляется возможным, а следовательно, невозможно повысить производительность и точность изготавливаемых деталей.
Однако известный способ имеет следующие недостатки. Он в основном может быть использован для обработки кольцевых дисков малых диаметров. Наличие возможности перемещения обрабатывающего инструмента только перпендикулярно плоскости обрабатываемой детали и отсутствие возможности перемещения инструмента параллельно обрабатываемой плоскости детали позволяет вести обработку данным способом только кольцевых дисков небольших размеров. Т.е. зона обработки определяется размерами обрабатывающего инструмента. Если необходимо обработать диски большего диаметра следует параллельно имеющейся паре инструментов установить дополнительные пары инструментов.
Отсутствие возможности перемещения инструмента вдоль плоскости детали, т.е. перемещения его от периферии к центру и обратно, отсутствие вращения инструмента вокруг собственной оси, варьирования скорости вращения инструмента не позволяет получить необходимую равномерную постоянную скорость резания в процессе обработки, т.е. производительность не повышается.
Технический результат: увеличение производительности за счет уменьшения времени на обработку и повышение точности за счет постоянной величины скорости резания по всей плоскости детали.
Это достигается за счет того, что в предлагаемом способе одновременной двухсторонней обработки деталей оппозитно расположенными абразивными инструментами, включающий вращение детали и абразивных инструментов, где обработку ведут торцом чашеобразных абразивных инструментов, которым сообщают возвратно-поступательное перемещение в радиальном направлении относительно детали, причем вращение чашеобразных абразивных инструментов осуществляют в направлении, противоположном направлению вращению обрабатываемой детали, а скорость вращения чашеобразных абразивных инструментов увеличивают до заданной при перемещении их в радиальном направлении от периферии детали к ее центру и уменьшают скорость их вращения до начальной при перемещении от центра детали к периферии.
Обработку ведут торцом абразивных чашеобразных инструментов, которые имеют форму кольца, что позволяет охватить более широкую полосу обрабатываемой поверхности и за счет этого повысить производительность и точность обработки деталей.
В предлагаемом варианте ширина обрабатываемой полосы равна диаметру торцевой поверхности абразивного инструмента. Чем больше диаметр торцевой части инструмента, тем больше ширина обрабатываемой полосы, что позволяет повысить производительность и точность при изготовлении.
Это решение также обеспечивает более жесткую фиксацию обрабатываемой детали в пространстве во время обработки. Этим самым обеспечивается изготовление детали с более высокими точностными параметрами при увеличении производительности.
В предлагаемом варианте решен вопрос обеспечения постоянной скорости резания по всей плоскости обрабатываемой детали в процессе обработки. Для этого абразивному инструменту придают постепенное увеличение числа оборотов во время его поступательного движения вдоль радиуса обрабатываемой детали от периферии к ее центру до заданных.
Во время движения абразивного инструмента от центра к периферии детали число оборотов вращения его соответственно снижается до начальных.
Предлагаемый способ позволяет увеличить скорость резания вообще за счет придания абразивному инструменту вращения. А сложение скоростей вращения обрабатываемой детали и скорости вращения абразивного инструмента - скорость резания возрастает в значительной степени.
Варьируя скоростью вращения абразивного инструмента, можно варьировать скорость резания процесса. И, что самое важное, можно обеспечить необходимую постоянную скорость резания во времени обработки детали по всей ее площади.
Изменение числа оборотов обрабатываемой детали во времени процесса исключено, потому что деталь должна обрабатываться с такой собственной скоростью вращения, с какой она будет эксплуатироваться.
Увеличение и снижение числа оборотов абразивного инструмента в процессе обработки должно происходить в такой пропорции, чтобы суммарная (заданная) скорость резания в любой точке радиуса обрабатываемой детали была постоянной. Т.е. съем материала в единицу времени обработки был бы постоянным в любой точке плоскости обрабатываемой детали. Это позволит обеспечить постоянный баланс внутренних напряжения в массе обрабатываемой детали, а отсюда исключение нежелательных деформационных процессов, что необходимо для достижения высокой точности готового изделия после обработки в условиях повышенной степени производительности. Исключается без дополнительных доводочных операций конусность детали. Ее толщина по всей площади одинакова с заданными минимальными отклонениями от неплоскостности.
На Фиг.1 изображен контур обрабатываемой детали (диска), по площади которой оппозитно, по осям торца расположены абразивные инструменты.
На Фиг.2 изображено сечение «А-А» на Фиг.1.
Способ двухсторонней обработки детали 1 оппозитно расположенными абразивными инструментами 2, 3, включающий вращение детали 1 и абразивных инструментов 2, 3, где обработку ведут торцом 4 чашеобразных абразивных инструментов 2, 3, которым сообщают возвратно-поступательное перемещение в радиальном направлении относительно детали 1, причем вращение чашеобразных абразивных инструментов 2, 3 осуществляют в направлении, противоположном направлению вращения обрабатываемой детали 1, а скорость вращения чашеобразных абразивных инструментов 2, 3 увеличивают до заданной при перемещении их в радиальном направлении от периферии детали 1 к ее центру и уменьшают скорость их вращения до начальной при перемещении от центра детали 1 к периферии.
Абразивные инструменты 2 и 3 устанавливают с двух сторон соответственно осям 4 по торцам 5 детали 1 (Фиг.2). Располагают абразивные инструменты 2 и 3 таким образом, чтобы одна пара абразивных инструментов 2 размещалась на горизонтальной оси 6, по периферии окружности детали 1, а вторая пара абразивных инструментов 3 размещалась на вертикальной оси 7 детали 1, но сдвинуты к ее центру (Фиг.1). Двухсторонние пары абразивных инструментов 2 и 3 устанавливают строго соосно друг другу. Абразивные инструменты 2 и 3 контактируют с торцами 5 детали 1 торцами 8 обрабатывающих абразивных инструментов 2, 3 на Фиг.2.
Расположенным таким образом абразивным инструментам 2 и 3 сообщают вращательное движение вокруг осей 4, прижимное Р усилие вдоль осей и возвратно-поступательное движение в радиальном направлении относительно детали 1 (Фиг.1, 2), а деталь 1 вращают. При этом перемещение оппозитно расположенных пар абразивных инструментов 2 и 3 производят во взаимно противоположных направлениях.
Вращение детали 1 осуществляют со скоростью, равной максимальной ее эксплуатационной скорости вращения. Обрабатываемая деталь 1 расположена вертикально, и ей сообщается строго определенное число оборотов на протяжении всего периода процесса обработки.
Инструменты 2 и 3, закрепленные на станке по предлагаемой схеме (на чертеже не показано), вращаясь вокруг осей 4, подводятся одновременно с двух сторон к торцам 5 (Фиг.2) вращающейся детали 1. После того как произошел контакт одного или нескольких абразивных инструментов 2 и 3 торцами 8 с торцами 5 детали 1, абразивными инструментами 2 и 3 сообщают радиальное возвратно-поступательное перемещение с постоянным вращением абразивных инструментов 2 и 3 в тело детали. Обороты вращения абразивных инструментов 2 и 3 по мере смещения от периферии детали 1 к ее центру увеличивают до заданных, а возвращаясь от центра к периферии, уменьшают до начальных. Это делается для того, чтобы обеспечить постоянную скорость резания по всей плоскости обрабатываемой детали 1 в процессе всего времени обработки. Тем самым увеличивают точность обработки и повышают производительность.
Взаимно противоположенное (сходящееся и расходящееся) возвратно-поступательное радиальное перемещение абразивных инструментов 2 и 3 по предлагаемому способу и их большие размеры торцов 8 обеспечивают постоянное стесненное положение детали 1 в пространстве. Отсюда не только высокая точность обработанной детали, но и повышенная производительность процесса. Чем больше диаметр контактирующего с обрабатываемой деталью 1 торцов 8 абразивных инструментов 2 и 3, тем больше стабильность положения обрабатываемой детали 1 в пространстве во время обработки и более высокая производительность процесса.
После прекращения обработки абразивные (чашеобразные) инструменты 2 и 3 плавно отводят из зоны обработки, снижают обороты до полной остановки; останавливают деталь 1.
Примером может служить изготовление детали (тонкостенного диска), являющейся основой отрезной дисковой пилы диаметром 700 мм, толщиной 2,5 мм и допуском на неплоскостность (биение) ± 0,05 мм. Изготовленную в соответствии с технологией заготовку детали 1 с первоначальной толщиной 4 мм устанавливают на станке в вертикальном положении, сообщают ей заданное количество оборотов. С двух сторон одновременно подводят головки с комплектом вращающихся инструментов (на чертеже не показано) до первого касания одного или нескольких абразивных инструментов 2 и 3, одного или обоих торцов 5 заготовки детали 1. После этого абразивным инструментам 2 и 3 сообщают взаимно противоположенное (сходящиеся и расходящиеся) радиальное возвратно-поступательное движение, а головки с абразивными инструментами (на чертеже не показано) продолжают движение перпендикулярно торцу 5 вращающейся детали 1 со скоростью, обусловленной режимом обработки.
По достижению окончательных заданных параметров детали 1, т.е. толщины обработанной детали 1, равной 2,5 мм ± 0,05 мм, головки (на чертеже не показано) с абразивными инструментами 2 и 3 плавно выходят из зоны обработки, убирают обороты абразивных инструментов 2 и 3 до нуля. Убирают до нуля обороты детали 1, снимают ее со станка (на чертеже не показано), а агрегаты станка (на чертеже не показано) устанавливают в исходное положение.
Достижение поставленной цели позволит получить, например, отрезные дисковые пилы с допусками на неплоскостность (биение) в 1,5 раза меньше (в зависимости от габаритов пил). Использование предлагаемого способа в производстве позволит повысить производительность труда в 2 раза.