Опорный нож

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к оснащению бесцентрово-шлифовальных станков, и может быть использована для бесцентрового шлифования шариков, в частности пустотелых.
В настоящее время для обработки шариков в серийном производстве используются универсальные бесцентрово-шлифовальные станки, рабочая зона которых содержит ведущий абразивный круг 1 и шлифовальный круг 3, между которыми на опорном ноже 4 располагается обрабатываемая заготовка 2 (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. Устройство содержит шлифовальный круг с разрядной винтовой канавкой, ведущий абразивный круг с винтовой транспортирующей канавкой и скошенный опорный нож для размещения обрабатываемых шариков с возможностью их перемещения по винтовой транспортирующей канавке ведущего абразивного круга вдоль образующей шлифовального круга.
Общим недостатком всех известных конструкций опорных ножей, в том числе и прототипа, снижающим эффективность развертывания сферической поверхности, и, следовательно, эффективность ее обработки, является то, что их плоская рабочая поверхность, выполненная с чрезвычайно низкой шероховатостью, имеет одинаковый коэффициент трения скольжения в продольном и поперечном направлениях. В контакте сферической заготовки с ведущим абразивным кругом за счет правильного выбора его характеристики создается высокий коэффициент трения, это приводит к эффективному вращению заготовки в качестве главного движения. Низкий коэффициент трения скольжения заготовки с поверхностью опорного ножа в поперечном направлении способствует этому. Но при движении сферической заготовки под воздействием транспортирующей канавки ведущего круга вдоль рабочей поверхности опорного ножа чрезвычайно низкий коэффициент трения скольжения (почти равный коэффициенту трения качения) приводит к тому, что формообразующее движение развертывания сферы становится нестабильным: вместо качения по поверхности опорного ножа заготовка может скользить, не вращаясь. Это приводит к снижению эффективности формообразования и к увеличению времени обработки сферы.
Предлагаемое техническое решение вытекает из недостатков прототипа и заключается в необходимости повышения коэффициента трения скольжения сферической заготовки по рабочей поверхности опорного ножа вдоль нее при сохранении низкого значения коэффициента трения сферической заготовки с поверхностью опорного ножа в поперечном направлении. Поскольку коэффициент трения качения при этом будет на порядок ниже, чем коэффициент трения скольжения, это приведет к безусловному качению сферической заготовки вдоль рабочей поверхности опорного ножа и исключит ее проскальзывание.
Указанная проблема решается следующим образом.
Опорную поверхность ножа выполняют в виде плоскости с нанесенными на нее рифлями специального профиля. На фиг. 2 (а,б) показана 3D-модель предлагаемой конструкции опорного ножа.
На фиг. 3 представлен чертеж опорного ножа предлагаемой конструкции: S - ширина впадин между рифлями; L - шаг рифлей.
Таким образом, проблема обеспечения эффективной развертки сферы, т.е. повышения интенсивности формообразующего движения заготовки, и, как следствие, повышения точности формы обрабатываемой поверхности при бесцентровом шлифовании сферических заготовок решается путем целесообразного изменения конструкции опорного ножа.
a
Существенное отличие предлагаемого устройства от прототипа - в том, что рабочая поверхность опорного ножа выполняется с рифлями, расположенными в поперечном направлении, плоская наружная поверхность которых имеет шероховатость не более 0,16 мкм по R. Это обстоятельство обеспечивает низкое значение коэффициента трения скольжения между поверхностью обрабатываемой сферической заготовки и поверхностью ножа в поперечном направлении, что позволяет заготовке свободно вращаться под воздействием ведущего абразивного круга, преодолевая трение скольжения. В продольном направлении рифли обеспечивают высокое значение коэффициента трения скольжения, что вынуждает заготовку под воздействием транспортирующей канавки ведущего круга не скользить вдоль поверхности ножа, а катиться, обеспечивая эффективную развертку сферы, и, следовательно, эффективное ее формообразование.
Геометрические параметры рифлей выбирают таким образом, чтобы площадь поверхности ножа была достаточной для выполнения функции опоры, а при качении сферической заготовки по поверхности опорного ножа величина ее неизбежных многократных вертикальных перемещений, вызванных наличием впадин между рифлями, не превышало 0,5 допуска формы (сферичности), нормируемого для тел качения соответствующей степени точности (см. фиг.2, фиг.3) в соответствии с зависимостями (1) и (2:
где S - ширина впадин между рифлями;
сф
Т - допуск сферичности обработанной сферы;
d - диаметр обрабатываемой сферической заготовки;
L - шаг рифлей.
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. 23.01.90. Бюл.№3.
2. Патент №201352 Устройство для бесцентрового шлифования шариков.