Опорный нож

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к оснащению бесцентрово-шлифовальных станков, и может быть использована для бесцентрового шлифования деталей цилиндрической формы, например, роликов роликоподшипников, а также шариков, в частности, пустотелых.
В настоящее время для обработки шариков в серийном производстве используются универсальные бесцентрово-шлифовальные станки, рабочая зона которых содержит шлифовальный круг 1 и ведущий абразивный круг 2 между которыми на опорном ноже 5 располагается обрабатываемая деталь 3 (фиг. 1).
Так, например, в способе бесцентрового шлифования шариков на проход [1] шарики размещают в технологическом устройстве на скошенном опорном ноже и перемещают вдоль него посредством винтовой канавки ведущего круга.
Известен опорный нож [2] (прототип), имеющий рабочую поверхность в виде плоскости, наклоненной под некоторым углом к плоскости расположения осей ведущего и шлифовального кругов.
Общим недостатком всех известных конструкций опорных ножей, в том числе и прототипа, является то, что их рабочая поверхность выполняется в виде плоскости, параллельной оси ведущего абразивного круга и наклоненной под постоянным углом к плоскости расположения осей ведущего и шлифовального кругов. В большинстве источников технической информации без какого-либо расчетного обоснования рекомендуется принимать этот угол, равным 20°.
1
При этом в результате шлифования детали 3 с перемещением ее вдоль поверхности опорного ножа 5 вследствие съема припуска Z возникает погрешность ξ по величине диаметра за счет непрерывного смещения измерительной базы наладочного размера в виде хорды K-K, соединяющей точки контакта обрабатываемой детали с ведущим кругом 2 и шлифовальным кругом 1. По окончании обработки эта хорда занимает положение  (фиг. 2). Фактически выполняемым размером будет не диаметр сферы, а именно величина этой хорды. Величина погрешности ξ может быть определена следующим образом:
3
где D и d - диаметр исходной заготовки шарика и диаметр шарика после обработки соответственно;
В
D - диаметр ведущего круга;
Ш
D - диаметр шлифовального круга;
В
Ш
h - величина превышения центра О шарика после обработки над плоскостью, в которой расположены ось ведущего О и ось шлифовального О кругов в начальный момент обработки;
1
1
В
Ш1
h - величина превышения центра О шарика после обработки над плоскостью, в которой расположены ось ведущего О и ось шлифовального О кругов после окончания обработки:
где α - угол скоса опорного ножа.
На фиг. 2 также показано:
Ш
D - диаметр шлифовального круга 1;
BP
S - врезная подача ведущего круга 2;
Ш
ω - окружная скорость шлифовального круга 1;
В
ω - окружная скорость ведущего круга 2;
N - точка контакта заготовки 3 с опорным ножом 5;
1
N - точка контакта шарика после обработки 4 с опорным ножом 5.
В начальный период шлифования, представляющий собой черновую обработку, эта погрешность не является критической, а наличие клиновидного пространства с углом менее 90°, в котором перемещается деталь, обеспечивает ей большую устойчивость и возможность высокопроизводительного съема основной величины припуска. В процессе обработки указанная погрешность возрастает и на конечном этапе (при выходе детали из рабочей зоны) становится недопустимой по величине.
Предлагаемое техническое решение данной проблемы вытекает из недостатков прототипа и заключается в необходимости повышения точности размера обрабатываемой поверхности вращения за счет устранения погрешности наладочного размера.
Поставленная задача решается следующим образом (фиг. 3, фиг. 4).
Рабочую поверхность ножа выполняют, состоящей из двух участков. Первый участок выполняют в виде винтовой поверхности с прямолинейной образующей. В начале первого участка обработки, соответствующего размещению детали вначале обработки, рабочая поверхность ножа имеет необходимый начальный угол α наклона к плоскости расположения осей ведущего и шлифовального кругов, например, α=20°, а в конце этого участка на расстоянии 0,75*L (фиг. 4) от торца опорного ножа, соответствующего размещению детали в начале обработки, где L - длина рабочей поверхности опорного ножа, угол наклона равен нулю. На этом участке происходит съем основного припуска на обработку и постепенное исправление погрешности операционного размера (1). Второй участок рабочей поверхности ножа сопряжен с первым, его выполняют плоским без наклона к плоскости расположения осей ведущего и шлифовального кругов параллельно их осям. На этом участке происходит процесс выхаживания со стабилизацией операционного размера. Длина этого участка - 0,25*L (фиг. 3). 3D-модель предлагаемой конструкции опорного ножа представлена на фиг. 3. Эскиз предлагаемой конструкции опорного ножа представлен на фиг. 4.
Таким образом, проблема повышения точности размера обрабатываемой поверхности при бесцентровом шлифовании решается путем рационального изменения конструкции опорного ножа.
Существенное отличие предлагаемого устройства от прототипа состоит в том, что рабочая поверхность опорного ножа выполняется комбинированной, состоящей из двух участков:
- первый участок, предназначенный для размещения детали в начале обработки и съема основного припуска, имеет винтовую форму и скос под начальным углом α к плоскости, в которой расположены оси шлифовального и ведущего кругов. Длина рабочей поверхности ножа на этом участке равна расстоянию от начала рабочей зоны до 0,75 ее длины. На протяжении этого участка угол скоса непрерывно уменьшается от значения α до нуля;
- второй участок, позволяющий постоянно достигать неизменную величину наладочного размера, имеет величину 0,25 длины рабочей зоны и не имеет уклона. В его пределах рабочая поверхность плоская и параллельна плоскости, в которой расположены оси ведущего и шлифовального кругов, поэтому погрешность, определяемая зависимостью (1), равна нулю.
Литература
1. А.с. СССР №1537480 кл. В24В 11/02, 1989 г. Способ бесцентрового шлифования шариков. Васин А.Н., Гундорин В.Д., Новиков В.И. Опубл. 23.01.1990. Бюл. №3.
2. Патент RU 2351453 С2. Способ бесцентрового шлифования и используемый в нем абразивный инструмент.