УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУСТОРОННЕГО ШЛИФОВАНИЯ ТОРЦОВ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к шлифованию торцов цилиндрических деталей типа роликов подшипников качения.
Известно устройство для двустороннего торцового шлифования заготовок, содержащее два вращающихся абразивных круга с концентрично расположенными на их торцах кольцевыми абразивными зонами переменной ширины, причем ширина произвольной абразивной зоны определяется расчетом из условия равномерности нагрузки на каждую абразивную зону (см. патент РФ №2182072, МПК В24В 7/17, B24D 7/00 опубл. 2002.05.10).
Однако в данном устройстве не обеспечивается рациональная структура цикла шлифования с постепенным уменьшением скорости съема припуска и действующих сил резания.
Известно также наиболее близкое по технической сути к заявляемому устройство для двустороннего шлифования торцов деталей, содержащее два вращающихся шлифовальных круга, оси которых имеют угловые смещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, и вращающийся загрузочный диск-сепаратор с расположенными по окружности обрабатываемыми деталями (Моделирование технологических процессов абразивной обработки. Монография. / Г.В.Барсуков, Л.Г.Вайнер, Ю.В.Василенко и др.; Под ред. Ю.С.Степанова и А.В.Киричека - М.: Издательский дом «Спектр», 2011, с.64-65, рис.1).
Недостатком описанного устройства является то, что реализуемый с его помощью рациональный цикл шлифования с постепенным уменьшением скорости съема припуска и действующих сил резания осуществляется посредством рабочей поверхности абразивного круга с постоянными свойствами, что препятствует достижению высокого качества и точности обработанных поверхностей торцов заготовки.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение качества, точности обработанных поверхностей торцов деталей и производительности процесса двустороннего торцешлифования.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Решение указанной задачи достигается тем, что в устройстве для двустороннего шлифования торцов деталей, содержащем два вращающихся шлифовальных круга, оси которых имеют угловые смещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, и вращающийся загрузочный диск-сепаратор с расположенными по окружности обрабатываемыми деталями, согласно полезной модели, рабочая торцевая поверхность каждого шлифовального круга состоит из двух концентрично расположенных кольцевых зон с различающимися свойствами шлифовальных материалов, одна из которых является зоной чернового шлифования, другая - зоной чистового шлифования. Кроме того ширина кольцевой зоны чистового шлифования b и ширина кольцевой зоны чернового шлифования b определяется, исходя из геометрических параметров наладки станка, таких как радиус расположения обрабатываемых деталей R, внутренний R и наружный R радиусы шлифовальных кругов, межцентровое расстояние между осями диска-сепаратора и шлифовальных кругов α, угловые смещения шлифовальных кругов в вертикальной α и горизонтальной γ плоскостях, наружный радиус торца обрабатываемой детали r, и заданного соотношения k между снимаемым припуском в зоне чернового шлифования и общим припуском, снимаемым за один проход обрабатываемой детали, например, для R=0,2075 м, R=0,15 м, R=0,225 м, α=0,365 м, α=0,000114 рад, γ=0,00114 рад, r=0,0065 мм: при k=0,6 b=31,8 мм, b=43,2 мм; при k=0,7 b=25,1 мм, b=49,9 мм; при k=0,8 b=17,7 мм, b=67,3 мм.
Наличие двух концентрично расположенных кольцевых зон с различающимися свойствами шлифовальных материалов, позволяет за один проход заготовки вести черновую и чистовую обработку разными шлифовальными материалами с оптимально подобранными для этих этапов шлифования характеристиками. Например, при применении шлифовальных материалов с такими общими для обеих зон основными характеристиками (ГОСТ 2424-83) как материал абразивных зерен - электрокорунд белый, связка - бакелитовая, структура - открытая, класс точности - А для внешней кольцевой зоны чернового шлифования можно использовать шлифовальный материал с зернистостью 40-50 и твердостью - СТ1 - СТ2, а для внутренней кольцевой зоны чистового шлифования - с зернистостью 8-12 и твердостью СМ1 - СМ2.
Рассчитанная для предлагаемого устройства ширина каждой кольцевой зоны, исходя из геометрических параметров наладки станка и заданного соотношения между снимаемым черновым припуском и общим припуском, снимаемым за один проход заготовки, позволяет вести черновую и чистовую обработку строго в пределах каждой кольцевой зоны.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема к определению ширины каждой кольцевой зоны рабочей поверхности шлифовального круга; на фиг.2 - кривые формы шлифовальных кругов в сечении А-А фиг.1 вдоль круговой траектории подачи заготовок.
Устройство для двустороннего шлифования торцов деталей содержит два вращающихся шлифовальных круга 1, оси которых имеют угловые смещения в вертикальной α и горизонтальной γ плоскостях, и вращающийся загрузочный диск-сепаратор 2 с расположенными по окружности обрабатываемыми деталями 3. Рабочая торцевая поверхность каждого шлифовального круга 1 состоит из наружной 4 и внутренней 5 концентрично расположенных кольцевых зон с различающимися свойствами.
Ширина наружной 4 и внутренней 5 кольцевых зон определяется расчетом, исходя из геометрических параметров наладки станка и заданного соотношения между снимаемым черновым припуском и общим припуском, снимаемым за один проход заготовки (см. фиг.1). Основные расчетные зависимости при плоских торцовых поверхностях шлифовальных кругов приведены ниже.
Ширина кольцевых зон шлифовальных кругов:
- ширина зоны чернового шлифования
- ширина зоны чистового шлифования
1
2
Здесь R и R - внутренний и наружный радиусы шлифовальных кругов;
- радиус границы кольцевых зон торцов шлифовальных кругов, где R - радиус расположения заготовок, α - межцентровое расстояние между осями диска-сепаратора и шлифовальных кругов;
Г
Угловая координата точки Г круговой траектории заготовки, лежащей на границе кольцевых зон, φ определяется в результате решения квадратного тригонометрического уравнения, полученного из условия
,
2
где ∆ и ∆ - черновой и общий (суммарный черновой и чистовой) припуск, снимаемый за один проход заготовки, соответственно; k - заданное соотношение между снимаемым черновым припуском и общим припуском.
- угловая координата точки Г круговой траектории заготовки, лежащей на границе кольцевых зон,
где
,
,
n
n
m
m
D=(k-1)(αsinφ-γcosφ)-k(αsinφ-γcosφ).
Здесь
- угловая координата точки m круговой траектории заготовки, в которой заканчивается съем припуска с ее торцов;
- угловая координата точки n круговой траектории заготовки, в которой начинается съем припуска с ее торцов.
Г
Найденный радиус границы кольцевых зон торцов шлифовальных кругов R должен отвечать условию завершения съема припуска со всей поверхности торца заготовки в пределах зоны чистового шлифования
где r - наружный радиус торца заготовки;
- радиус-вектор точки m круговой траектории заготовки, в которой заканчивается съем припуска с ее торцов.
Г
2
1
По найденному (3) и скорректированному в случае необходимости (4) значению R определяются размеры кольцевых зон чернового b (1) и чистового b (2) шлифования.
2
1
2
1
m
m
n
m
Определение размеров кольцевых зон чернового b и чистового b шлифования поясним на примере. Параметры наладки, соответствующие реальным условиям шлифования роликов подшипников с наружным диаметром 14 мм на двустороннем торцешлифовальном станке: R=0,2075 м, R=0,225 м, R=0,15 м, α=0,365 м, α=0,000114 рад, γ=0,00114 рад, tgφ=-0,1, φ=-6º, φ=33,9º, R=0,1605 м, r=0,0065 мм. Найденные размеры кольцевых зон при разных соотношениях k между снимаемым черновым припуском и общим припуском сведем в таблицу.
k
0,6
0,7
0,8
R<sub>Г</sub>, мм
181,8
175,1
167,7
Условие
выполнено
выполнено
выполнено
R<sub>Г</sub>>R<sub>m</sub>+r
b<sub>1</sub>, мм
31,8
25,1
17,7
b<sub>2</sub>, мм
43,2
49,9
67,3
Устройство работает следующим образом.
2
1
2
1
1
2
Цилиндрические детали 3, например ролики подшипников качения, с помощью вращающегося (частота вращения 2-8 об/мин) загрузочного диска-сепаратора 2 подаются по круговой траектории между двумя вращающимися в одну сторону инструментами - шлифовальными кругами 1 на обработку. Предварительно в процессе настройки станка оси шлифовальных кругов 1 устанавливают под углами α и γ в вертикальной и горизонтальной плоскостях, соответственно. Форма шлифовальных кругов в их сечении цилиндрической поверхностью А-А с образующей, совпадающей с осью детали 3, и направляющей, совпадающей с круговой траекторией движения оси детали 3, показана на фиг.2. Углы настройки подбирают таким образом, чтобы обеспечить постепенное уменьшение скорости съема припуска с торцов детали 3 при ее перемещении по круговой траектории от момента касания шлифовальных кругов 1 в точке 2 до окончания съема припуска в точке m. В процессе движения вдоль траектории подачи детали 3 проходят две зоны обработки: на участке 2-Г - зону чернового шлифования, образованную наружной кольцевой поверхностью 4 торцов шлифовальных кругов шириной b; на участке Г-m - зону чистового шлифования, образованную внутренней кольцевой поверхностью 5 торцов шлифовальных кругов шириной b. При этом на участке 2-Г с торцов детали 3 снимается черновой припуск ∆, а на участке Г-m - чистовой ∆ (∆=∆-∆).
Такое, предусмотренное в конструкции настоящего устройства, разделение рабочей торцовой поверхности инструмента на две кольцевые зоны позволяет подобрать оптимальные характеристики шлифовальных материалов для совмещенных в одной технологической операции двух этапов цикла шлифования торцов деталей - этапа шлифования с относительно высокими скоростями съема припуска (чернового) и этапа шлифования с относительно низкими скоростями съема припуска (чистового с выхаживанием), что повышает точность и качество обработанных торцовых поверхностей.
Реализованное в настоящем устройстве совмещенное черновое и чистовое шлифование за один проход детали позволяет повысить производительность торцешлифовальной обработки.