СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
METHOD AND DEVICE FOR GRIDING SOLIDS OF REVOLUTION WITH CURVILINEAR SURFACE

Предлагаемое изобретение направлено на повышение возможностей инструментальных цехов металлургических заводов, производящих холоднокатаные трубы для изготовления оправок с поверхностями различной кривизны на обычных круглошлифовальных станках, а также может быть использовано в различных металлообрабатывающих производствах при производстве круглых профильных изделий.
Для изготовления изделий с криволинейной поверхностью известен способ и копировальный станок (см., например, авторское свидетельство №950078 от 15.09.82 г.), у которого копир связан с инструментальной бабкой посредством введенных в станок гидроклапана давления и гидроцилиндра, шток которого выполнен подпружиненным и кинематически соединен с винтом передачи привода перемещения бабки по вертикали, а гайка указанного привода снабжена беззазорным тормозным элементом. Такое выполнение станка обеспечивает возможность получения в продольно-обрабатывающих станках изделий с криволинейной поверхностью.
Недостатком указанного способа является необходимость использования специального оборудования с дооснащением его гидросистемой и беззазорным тормозным элементом.
Наиболее близким, по сути, является станок с числовым программным управлением для обработки деталей с криволинейным профилем (см., например, патент RU 2254223 С2, 7B23Q 15/00, В24В 19/12 от 2005.06.20), реализующий способ шлифования тел вращения с криволинейной поверхностью, у которого инструмент установлен с возможностью перемещения в направлении рабочей подачи, качающееся основание несет средства базирования детали, а приводы вращения детали и качания основания, связаны с системой ЧПУ. Для чего станок дополнительно оснащен волновыми редукторами, кинематические связанными один - с приводом вращения детали, а другой - с приводом качания основания, при этом инструмент, качающиеся средства и средства базирования детали установлены исходя из условия расположения их осей в одной плоскости в исходном положении.
Недостатком указанного способа является необходимость установки специализированного оборудования, в связи с этим разрабатывают программное обеспечение использования станков повышенной сложности, что целесообразно при производстве массовых партий изделий.
При изготовлении широкого сортамента оправок станов холодной прокатки труб инструментальные цеха металлургических заводов обычно используют универсальное металлорежущее и шлифовальное оборудование, которое не может быть модифицировано согласно патента RU 2254223.
Шлифование оправок с конической или криволинейной поверхностью может быть выполнено согласно предлагаемому изобретению путем достаточно простой модернизации универсального круглошлифовального станка.
Техническим результатом предложенных способа и устройства для шлифования тел вращения с криволинейной поверхностью является:
- возможность совершенствования процесса холодного деформирования при прокатке труб;
- расширение сортамента прокатываемых труб;
- увеличение производительности станов холодной прокатки труб;
- увеличение точности получаемых труб.
Технический результат достигается тем, что поворотному столу круглошлифовального станка сообщают дополнительное вращательное движение вокруг его оси.
Кинематическая схема предлагаемого способа и устройство для его осуществления показаны на чертеже.
Предложен способ шлифования, когда шлифовальный круг 1, неподвижен, а изделие закреплено на столе 2 станка 3, который совершает возвратно-поступательное движение вдоль шлифовального круга 1. Конусность шлифуемого изделия определяется углом наклона продольной оси стола 2 к продольной оси стана 3. Совмещение движения стола 2 с его поворотом относительно центрального шарнира 4, с помощью которого он соединен со станиной, приведет к плавному изменению угла конусности изделия по длине шлифования. Для обеспечения этого необходимо приложить вращающийся момент к столу 2 относительно центра его поворота. Это становится возможным, если жестко связать стол с неподвижным копиром 5, касательная к профилю которого в любой момент наклонена к продольной оси станка 3. Такое конструктивное исполнение позволит использовать наиболее простой универсальный копир, выполненный в виде прямой линейки, жестко установленной под требуемым углом к продольной оси станины станка 3. Указанный способ шлифования обеспечивает получение профиля шлифуемого круглого изделия, соответствующего классу квадратных парабол.
Для выполнения указанного способа шлифования изделий с криволинейной поверхностью предлагается устройство к обычному круглошлифовальному станку, которое обеспечивает высокую надежность в работе и простоту в обслуживании. Устройство состоит из неподвижного стола 6, жестко соединенного со станиной шлифовального станка 3. По столу 2 в поперечном направлении перемещается с помощью винта 7 подвижная плита 8. На ней расположен копир 9, который может поворачиваться вокруг оси 10. На поворотном столе 11 станка закреплен кронштейн 12 с ведущим роликом 13. В процессе шлифования плита 8 и копир 5 фиксируются в заданных параметрами настройки клиновым прижимом 14 и болтами 15 и 16. При поступательном движении поворотного стола станка ведущий ролик 13 накатываясь на копир 9, создает окружное усилие, передаваемое через кронштейн на стол, в результате чего последний поворачивается вокруг своего центрального шарнира 4.
На станке, оборудованном таким приспособлением, можно изготавливать изделия с криволинейным профилем образующей как вогнутой, так и выпуклой формы, описываемой параболами в виде
x
0
0
к
0
к
2
2
d=d+а(d-d)x/L-(1+а)(d-d)x/L,
x
где d - текущий диаметр изделия на криволинейном участке;
0
d - диаметр изделия в начале криволинейного участка;
к
d - диаметр в конце криволинейного участка;
0
к
L - длина криволинейного участка при шлифовании между точками, соответствующими d, d;
а - параметр кривизны параболы (0≤а≤1).
Чем больше величина а, тем круче проходит парабола между заданными точками. При а=0 парабола превращается в прямую линию, что соответствует шлифованию конического изделия. При а=1 величина первой производной параболы в точке х=0 максимальна, а в точке х=L минимальна и равна 0.
0
к
Поворотом копира z относительно оси станка достигается необходимая степень кривизны изделия. Получение требуемых размеров изделия на концах участка, соответствующих диаметрам d и d обеспечивается параллельным перемещением линейки q с помощью подвижной плиты, при котором происходит поворот стола станка на угол, равный среднему углу конусности шлифуемой поверхности.
Таким образом, оба настроечных параметра (угловое и линейное перемещение копира) устанавливаются независимо друг от друга, чем достигается универсальность линейного копира для всего поля встречающихся на практике размеров для параболической формы изделий. Значения параметров настройки приспособления можно найти расчетным путем в зависимости от необходимых размеров шлифуемой поверхности, геометрических размеров привязки приспособления к станку и совмещения конкретной точки на длине L с центом вращения стола станка. Удобнее всего, когда такой точкой является середина длины L.
Предлагаемые способ и устройство, когда при шлифовании на круглошлифовальном станке для получения изделий с криволинейной образующей поверхности поворотному столу сообщают дополнительное движение вокруг его оси, позволяют получать оправки требуемой кривизны.
Использование оправок с криволинейной поверхностью позволяет:
- расширить технические возможности за счет увеличения сортамента прокатываемых труб за счет получения оправок для станов холодной прокатки труб требуемого профиля;
- повысить точность прокатываемых труб в результате требуемого распределения деформации по длине обжимного конуса;
- повысить производительность станов холодной прокатки труб за счет улучшения условий деформации.