CC BY
41
УДК 621.75
С.С. Крайнов, А.В. Королев МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА ЭКСЦЕНТРИКОВОГО СУПЕРФИНИШИРОВАНИЯ
Рассмотрен способ суперфиниширования деталей колец роликовых подшипников, который обеспечивает самоустановку абразивных брусков и гарантирует создание симметричного выпуклого профиля дорожки качения. Кроме того, обеспечивается самозатачивание абразивного инструмента, что повышает производительность обработки.
S.S. Krainov, А^. Koroliov SUPERFINISHING ECCENTRIC PROCESS MECHANISM
Rings details of roller bearings super finishing grinding which provides self-installation abrasive sticks is considered in this article. Thus guarantees the creation of a symmetric convex structure of a race. Besides that, abrasive tools self-sharpening raises productivity of processing.
Известно множество способов процесса суперфиниширования, среди которых особое место занимают разработки саратовской научной школы [1-3 и др.]. Дальнейшее совершенствование технологии суперфиниширования привело к созданию способа, который ввиду особенности кинематики процесса можно назвать способом эксцентрикового суперфиниширования.
Сущность способа поясняется чертежами, где на рис. 1 изображена схема осуществления способа обработки внутреннего кольца роликоподшипника, на рис. 2 - вид сбоку, на рис. 3 - схема осуществления способа обработки наружного кольца роликоподшипника.
К детали 1, установленной на шпинделе изделия (не показан) и вращающейся вокруг своей оси (рис. 1), поджимают абразивные бруски 2, закрепленные в инструментальной головке 3. Инструментальную головку 3 закрепляют на оси эксцентрика 4 эксцентрикового ме-
ханизма 5, установленного с эксцентриситетом е. Закрепление инструментальной головки осуществляют таким образом, чтобы она имела всего одну степень свободы, а именно поворот вокруг центра Ог оси эксцентрика 4 эксцентрикового механизма 5.
Рис. 1. Схема эксцентрикового суперфиниширования внутреннего кольца
роликоподшипника
При вращении эксцентрика 4 центр Ог оси суперфинишной головки вращается по радиусу е. Тем самым верхней части инструментальной головки 3 сообщают круговое колебательное движение в осевой плоскости детали 1, а брускам придают сложное движение - возвратно-поступательное перемещение с амплитудой е вдоль оси детали и периодический разворот на угол ±а относительно оси детали.
Так как в предлагаемом способе чистовой обработки в инструментальной головке размещены два абразивных бруска, то это повышает производительность обработки и ее исправляющую способность. А ввиду того, что плоскость кругового движения инструментальной головки располагают в осевой плоскости детали, бруски при обработке самоустанавли-ваются относительно центра профиля детали. Это обеспечивает симметричность профиля детали и тем самым повышает качество обработки.
За счет возвратно-поступательного движения вдоль оси детали происходит самозатачивание брусков, очищение их рабочей поверхности от стружки и шлама. Это также способствует повышению производительности процесса. За счет периодического разворота относительно оси детали происходит повышенный съем материала по краям дорожки и формируется выпуклость профиля. Но в отличие от других известных способов суперфиниширования в данном способе абразивные бруски сами устанавливаются относительно точки симметрии профиля. Это гарантирует симметричность профиля, что является важным показателем качества.
Предлагаемый способ может использоваться не только для обработки наружных, но и внутренних поверхностей различной формы. Так, на рис. 2 показана схема осуществления процесса эксцентрикового суперфиниширования наружного кольца роликоподшипника.
Пример. Пусть обработке подвергается дорожка качения внутреннего кольца роликоподшипника 42305: диаметр дорожки качения D=35 мм, высота дорожки Ld=7 мм, расстояние между бортами Lb=9 мм, диаметр бортов Db=39 мм, расстояние оси вращения кривошипа до центра симметрии дорожки качения L=45 мм.
Высота бруска должна составлять B>Ld. Принимаем B=7 мм.
Рис. 2. Схема осуществления процесса эксцентрикового суперфиниширования наружного кольца роликоподшипника
Если обрабатываемая деталь имеет хотя бы один борт, ограничивающий перемещение бруска, то для того, чтобы брусок при обработке не задевал борта, его амплитуда возвратнопоступательных перемещений должна составлять:
А < 0,5(Ь - B). (1)
С другой стороны, для предотвращения касания брусками бортов подшипника угол их наклона при круговом движении головки не должен превышать величину, определяемую из равенства:
„, В , _ т 1 - ^ а ^ т,
Db • tg а +-------------± 2 • L---------------2— < ЬЬ ,
cos а
cos2 а
(2)
где
а = arcsm —.
Обычно е<0,1Ь. В этом случае равенство (2) с погрешностью менее 10% можно упро-
стить:
Db-------+ В < ЬЬ .
(3)
Так как амплитуда А возвратно-поступательных движений брусков и угол их наклона а зависит от радиуса кругового движения головки, то величина этого радиуса ограничивается неравенствами, определяемыми из (1) и (3):
е < 0,5(4 - В); (ЬЬ - В)• Ь
е <
(4)
Db
Из первого неравенства (4) находим е<1 мм, из второго неравенства е<2,3 мм. Принимаем е=1 мм.
Для определения радиуса кругового движения головки при обработке наружных колец используются формулы, аналогичные формуле (4), только в знаменатель второй формулы следует подставлять вместо диаметра бортов диаметр дорожки качения:
62
е
е < 0,5(Ьь - В); е <{Ьк-В)1Ь.
(5)
D
И еще следует учесть одну особенность обработки наружных колец: высоту бруска В следует принимать на 5-15% больше ширины дорожки:
Пусть, например, обработке подвергается наружное кольцо подшипника 42305. Геометрические параметры этой детали такие же, как и у внутреннего кольца, кроме диаметра дорожки качения, которая равна 0=53 мм.
Из формулы (6) получаем:
Принимаем е=0,5 мм.
Если обрабатываемая деталь не имеет бортов, то все равно надо использовать предложенную методику расчета рациональных параметров обработки, принимая в расчетах:
где О - диаметр дорожки качения наружных и внутренних колец.
Равенство (7) позволяет ограничить высоту бруска. Если бруски будут слишком высокими, то концы бруска могут не принимать участие в работе. А это приводит к тому, что при определенном износе рабочей части концы брусков опираются на необрабатываемую поверхность деталей и делают дальнейшую обработку невозможной.
Технико-экономическая эффективность предложенного способа обработки заключается в возможности эффективного формирования плавного выпуклого симметричного профиля обрабатываемой поверхности детали на операции брусковой обработки.
1. Патент РФ № 1706134. Способ чистовой обработки / А.В. Королев, О.Ю. Давиден-ко, А.М. Чистяков // БИ. 1993. № 3.
2. Патент РФ № 2137582. Способ чистовой обработки / А.В. Королев, П.Я. Коротков, А.В. Асташкин // БИ. 2000. № 3.
3. Королев А.В. Новые прогрессивные технологии машиностроительного производства. Ч. 2. Теоретические основы многобрускового формообразующего суперфиниширования с локализацией контакта инструмента и обрабатываемой поверхности / А.В. Королев, А.М. Чистяков, О.Ю. Давиденко. Саратов: СГТУ, 1997. 215 с.
Крайнов Сергей Сергеевич -
заместитель генерального директора по производству ОАО «Саратовский подшипниковый завод»
Королев Альберт Викторович -
доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой «Технология машиностроения»
Саратовского государственного технического университета
В = (1,05 -1,15) 4 .
(6)
В = 7,35 - 8,05 мм.
Принимаем В=8 мм.
По формулам (5) определяем:
е < 0,5(9 - 8) = 0,5 мм;
53
ьь = + (0,01 - 0,02) D ,
(7)
ЛИТЕРАТУРА
