БЕСЦЕНТРОВЫЙ СУПЕРФИНИШНЫЙ СТАНОК

Предлагаемая полезная модель относится к станкам для шлифования поверхностей изделий, в частности, к бесцентровым суперфинишным станкам для обработки цилиндрических поверхностей изделий.
Бесцентровое суперфиниширование получило широкое применение в промышленности в связи с его высокой производительностью и точностью обработки 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 взаимного огибания в процессе обработки наружные поверхности валков выполнены в форме квазигиперболоида вращения.
По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким техническим решением к заявленному устройству может быть выбран, например, бесцентровый суперфинишный станок по патенту RU №2253559 МПК В24В 35/00. Известное устройство содержит два вращающихся валка, установленные на расстоянии 2ν друг от друга и под углом λ скрещивания их осей, и осциллирующие шлифовальные бруски. Особенность
1
2
1
2
1
2
1
описанного устройства состоит в том, что угол λ=λ+λ, где λ и λ - соответственно углы разворота первого и второго валков относительно направления перемещения изделий (λ≠λ). Валки имеют различную форму наружной поверхности, характеризуемую математическими зависимостями: для валка с углом λ
2
для валка с углом λ
Bi
Bi
Bi
1
2
i
где x, y, z - координаты поверхности валка, мм; r - радиус обрабатываемого изделия, мм; λ; λ - углы скрещивания осей первого и второго валков и направления перемещения изделий соответственно, град; ϑ, - угол контакта валка и изделия, град; h, ν - наладочные координаты суперфинишного станка, мм.
1
2
Недостаток известного устройства заключается в том, что углы λ и λразворота первого и второго валков относительно направления перемещения изделий устанавливают независимо друг от друга, что приводит к существенному усложнению конструкции и процесса наладки суперфинишного станка. Кроме того, из-за необходимости взаимного огибания с обрабатываемыми изделиями валки имеют сложную для изготовления форму наружной поверхности.
Перед заявленной полезной моделью была поставлена задача упростить конструкцию и наладку бесцентрового суперфинишного станка.
Поставленная задача решается тем, что предложен бесцентровый суперфинишный станок, содержащий два вращающихся валка, установленные на расстоянии 2ν друг от друга и под углом λ скрещивания их осей, и
осциллирующие шлифовальные бруски.
Новым в предложенном устройстве является то, что один валок установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий, а другой валок развернут относительно него на угол λ.
Новым в предложенном способе является также то, что валок, установленный параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий, имеет цилиндрическую форму наружной поверхности и расположен при вращении валков против часовой стрелки слева от обрабатываемых изделий или справа при вращении валков по часовой стрелке.
Технический результат заявленного устройства заключается в упрощении конструкции и наладки станка при сохранении высокой точности обработки цилиндрических поверхностей изделий.
На фиг.1 дана конструктивная схема бесцентрового суперфинишного станка, основной вид, на фиг.2 - конструктивная схема бесцентрового суперфинишного станка, вид сбоку (схематически), на фиг.3 - схема действия сил при суперфинишировании (поперечное сечение изделия).
При бесцентровом суперфинишировании осуществляется силовое замыкание контакта между двумя валками 1, 2, шлифовальным бруском 3 и располагающимся между ними обрабатываемым изделием 4, необходимое для вращения последнего (фиг.1, 2).
Рассмотрим схему сил, действующих в поперечном сечении изделия (фиг.3). Условия силового замыкания контакта можно получить из уравнений равновесия в системе координат (X0Y):
1
2
1
2
1
2
Y
Z
где α, α - углы контакта изделия с валками; N, N - силы нормальной реакции валков; R, R - силы трения изделия с валками; Р - усилие прижима шлифовального бруска; P - касательная составляющая силы резания; r - радиус изделия.
0
Условие вращения изделия выражается положительным значением суммарного момента ΣM:
где f - коэффициент трения изделия с валками.
Решение системы линейных уравнений, состоящей из двух первых уравнений (1), позволяет найти силы нормальной реакции валков:
Z
Y
где k - коэффициент резания (k=P/P).
1
1
2
Y
Z
1
2
2
1
Ведущим будет тот из валков, который имеет большую силу нормальной реакции N, а на втором валке будет иметь место проскальзывание. Анализ формулы (3) показал, что ведущим по всей длине обработки будет валок 1, имеющий силу нормальной реакции N. Из фиг.3 не трудно увидеть, что значение нормальной реакции N всегда превышает значение N, так как проекция силы Р на нормали к поверхностям прижимает изделие к левому валку 1 при вращении валков против часовой стрелки. Если же вращение валков осуществляется по часовой стрелке, то силы P, N, N изменят свое направление и сила N будет больше, чем сила N. Тогда ведущим станет валок 2, расположенный справа от обрабатываемого изделия.
Таким образом, для вращения и перемещения изделий по всей длине обработки за счет силы трения необходимо и достаточно только один из валков развернуть на угол λ относительно направления перемещения обрабатываемых изделий. Форму наружной поверхности такого валка определяют по математической зависимости на основе взаимного огибания с обрабатываемым изделием. Другой же валок располагают параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий. При этом валок имеет более простую цилиндрическую форму наружной поверхности.
Бесцентровый шлифовальный станок содержит два вращающихся валка 1 и 2, установленные на расстоянии 2ν друг от друга и под углом λ скрещивания их осей, и осциллирующие шлифовальные бруски 3 (фиг.1). Валки вращаются в одном направлении. Валок 1 установлен параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий 4, а валок 2 развернут относительно него на угол λ. Валок, установленный параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий, имеет цилиндрическую форму наружной поверхности и расположен при вращении валков против часовой стрелки слева от обрабатываемых изделий или справа при вращении валков по часовой стрелке (фиг.2).
Наладка бесцентрового суперфинишного станка упрощается, так как один валок располагают параллельно направлению перемещения обрабатываемых изделий, а другой валок разворачивают относительно него на угол λ.
Станок имеет простую конструкцию и наладку и обеспечивает высокую точность обработки цилиндрических поверхностей изделий.