СХЕМА БАЗИРОВАНИЯ ВАЛОВ И ЕЕ ПОГРЕШНОСТЬ ПРИ БЕСЦЕНТРОВОМ ШЛИФОВАНИИ С ВРЕЗНОЙ ПОДАЧЕЙ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.923.046, 621.9.04

О.П. Решетникова, Б.М. Изнаиров, А.С. Топенева, А.Ф. Колесников

СХЕМА БАЗИРОВАНИЯ ВАЛОВ И ЕЕ ПОГРЕШНОСТЬ ПРИ БЕСЦЕНТРОВОМ ШЛИФОВАНИИ С ВРЕЗНОЙ ПОДАЧЕЙ

Аннотация. В статье показано, что при бесцентровом шлифовании валов возникает погрешность базирования по операционному размеру - диаметру вала. Определена погрешность наладочного размера при обработке цилиндрических деталей на бесцентрово-шлифовальных станках с врезной подачей шлифовальным кругом. Приведены результаты исследования приведенных математических зависимостей.

Ключевые слова: бесцентровое шлифование, вал, цилиндрическая поверхность, базирование, погрешность базирования, точность формы

O.P. Reshetnikova, B.M. Iznairov, A.S. Topeneva, A.F. Kolesnikov

A SCHEME FOR SHAFT LOCATING AND ERRORS UNDER CENTRELESS GRINDING WITH THE INFEED

Abstract. The article demonstrates that in the case of centerless grinding of shafts, there is an error of basing on the operational size - the diameter of the shaft. The error of the adjustment size is determined when processing cylindrical parts on centerless grinding machines with a mortise feed with a grinding wheel. The results of the study of the above mathematical dependencies are presented.

Keywords: centerless grinding, shaft, cylindrical surface, basing, basing error, shape accuracy

ВВЕДЕНИЕ

Производство деталей высокой точности - задача сложная и трудоемкая, требующая особого подхода, особенно при серийном типе производства.

Одним из методов, позволяющих достичь высокой точности диаметральных размеров вала, является бесцентровое шлифование [1]. Наружным бесцентровым шлифованием производят обработку гладких и ступенчатых валов, наружных поверхностей деталей типа втулок и дисков, поверхностей сферических деталей [2]. Наладка бесцентрово-шлифовальных станков, на первый взгляд, не представляется сложной задачей. В условиях массового производства деталей применяется метод наладки станков с применением пробных партий [3]. Однако в условиях серийного производства этот метод экономически не целесообразен и зачастую применяться не может из-за ограниченного размера партии деталей, поступающих на обработку. Поэтому научные исследования, позволяющие теоретически обосновать целесообраз-

79

ную конфигурацию рабочей зоны и рациональные значения наладочных параметров при бесцентровом шлифовании деталей, являются актуальной задачей.

Схема базирования заготовок при их обработке бесцентровым шлифованием следующая: заготовки базируются по обрабатываемой поверхности. Затем в процессе обработки технологическая база постоянно обновляется, т. к. именно эта поверхность подвергается обработке.

При формировании операционного размера (требуемого диаметра) измерительной базой является центр заготовки. При этом технологическая и измерительная базы принципиально не могут быть совмещены. Более того, центр заготовки в процессе обработки на бес-центрово-шлифовальном станке постоянно смещается. Все это неизбежно приводит к возникновению погрешности операционного размера - диаметра детали [4].

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ НАЛАДОЧНОГО РАЗМЕРА

ПРИ ОТРАБОТКЕ ВАЛОВ НА БЕСЦЕНТРОВО-ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ

В работе [5] определена погрешность базирования сферических деталей (шариков подшипников). Однако данная теория также может быть применена к деталям цилиндрической формы.

При обработке деталей цилиндрической формы, как и для сферических деталей, наладочным размером при бесцентровом шлифовании с врезной подачей шлифовального круга является не диаметр, а величина хорды С — Сх(см. рис. 1), соединяющей точки контакта обрабатываемой поверхности с поверхностями ведущего и шлифовального кругов. По окончании обработки эта хорда занимает положение С — С1. Поэтому фактически выполняемым размером будет не диаметр сферы, а именно величина этой хорды [5].

Рис. 1. Схема врезного бесцентрового шлифования цилиндрических деталей с врезной подачей шлифовального круга (1 - шлифовальный круг; 2 - ведущий круг; 3 - обрабатываемая заготовка; 4 - обработанная деталь; 5 - опорный нож)

В начальный момент обработки ось цилиндрической заготовки располагается выше, чем ось центров шлифовального и ведущего кругов на величину h. Примем, что образующие ведущего и шлифовального кругов имеют прямолинейную форму и параллельны друг другу. Измерительная база наладочного размера С - С1 смещается при съеме припуска на величину ОО1.

Центр заготовки при врезной подаче шлифовальным кругом дополнительно сместится в направлении ведущего круга в точку О1 (рис. 2).

0.065

з;

£ 0.0545

ОД

I

§ о

| 0 0.064

I

й о

с С:

I ШЕз)

0.0635

0.063

л 3

+ * * + + * + + + +

+ + + + + + аг

С + + + )

35

35.4

35.2

Диаметр цилиндрической заготовки, мы

Рис. 2. Зависимость погрешности операционного размера при изменении диаметра заготовки вала

Данное обстоятельство приводит к возникновению погрешности операционного размера, которая представляет собой величину проекции смещения измерительной базы (центра кругового сечения) на направление наладочного размера С - С :

При обработке по схеме, изображенной на рис. 2, а именно при врезной подаче шлифовальным кругом, величина этой погрешности, определенная для сферических деталей в работе [5], будет справедлива и для деталей цилиндрической формы. Погрешность будет равна

1

2__1_ .

4 1 (й + Dв )2 \

- 2 •

й2 ,2 D32 --h--3-

4 + Dв )2

(1)

где D3 и й - диаметр заготовки и диаметр готового вала соответственно; Бв - диаметр ведущего круга;

h - величина превышения центра обрабатываемого вала над плоскостью, в которой расположены оси ведущего и шлифовального кругов в начальный момент обработки; а - угол скоса опорного ножа;

\ - величина превышения центра обработанного вала над плоскостью, в которой расположены оси ведущего и шлифовального кругов после окончания обработки:

к =

к

В0 - d

2

• (1 + sm(a)).

(2)

Определим погрешность операционного размера при обработке заготовки диаметром БЗ = 35 мм до диаметра d = 34,5 мм. Пусть БВ = 300 мм, к = 10 мм; а = 300. Тогда расчет по формулам (1), (2) дает результат: % = 0,06329 мм. Таким образом, погрешность наладочного размера весьма значительна и должна быть учтена при настройке бесцентрово-шлифовального станка.

Приведем график (рис. 2), показывающий изменение погрешности базирования в зависимости от диаметра заготовки вала при схеме обработки, приведенной выше.

Как видно из графика, при увеличении диаметра заготовки погрешность наладочного размера увеличивается.

Установим зависимость, показывающую изменение погрешности наладочного размера от диаметра ведущего круга (рис. 3).

0.065

к к

а

■1.1 £

а

е £ а 1-1 £ с-

I.

ы

с

£ и

г !=

с С

0.06

О

$1(0*1) 0 0.055

О

МФ*}

0.05

0.045

< 5 + ч + ч

ч + ч ч < 1 + V

+ ч + \ * ч ♦

+ ч *0

300 320

ОБ.;;.ОБ1 -Оеп .БЕ

340

Диаметр ведущего кругл^ мм

Рис. 3. Зависимость погрешности операционного размера при изменении диаметра ведущего круга

Как видно из графика, при увеличении диаметра ведущего круга погрешность наладочного размера уменьшается.

Определены условия возникновения погрешности базирования, возникающей в процессе бесцентрового шлифования цилиндрических деталей типа валов при врезной подаче шлифовального круга.

Для уменьшения величины погрешности базирования необходимо совершенствовать схему бесцентрового шлифования деталей и принимать рациональные значения диаметра ведущего круга и величины превышения оси заготовки над плоскостью расположения осей ведущего и шлифовального кругов.

1. Захаров О.В. Минимизация погрешностей формообразования при бесцентровой абразивной обработке: монография. Саратов: СГТУ, 2006. 152 с.

2. Слонимский В.И. Теория и практика бесцентрового шлифования. М.: Машгиз,

3. Прохоров А.Ф., Константинов К.Н., Волков Л.П. Наладка и эксплуатация бесцентровых шлифовальных станков. М.: Машиностроение, 1976. 192 с.

4. Байор Б.Н. Погрешность обработки, обусловленная несовпадением технологической и измерительной баз // СТИН. 2001. № 2. С. 25-26.

5. Определение рациональных параметров рабочей зоны при бесцентровом шлифовании / О.П. Решетникова [и др.] // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № (107).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1952. 286 с.

С. 23-28.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Решетникова Ольга Павловна -

кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология и системы управления в машиностроении» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Olga P. Reshetnikova -

PhD (Technical Sciences), Associate Professor, Department of Control Systems Technology in Mechanical Engineering, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

кафедры «Технология и системы управления в машиностроении» Саратовского государственного технического университета

Изнаиров Борис Михайлович -

кандидат технических наук, доцент

Boris М. Iznairov -

PhD (Technical Sciences), Associate Professor, Department of Control Systems Technology in Mechanical Engineering, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

имени Гагарина Ю.А.

Топенева Альбина Серкалиевна -

магистрант кафедры «Технология и системы управления в машиностроении» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Колесников Александр Владимирович -

инженер ООО «Сфера-Авиа», г. Саратов

Albina S. Topeneva -

Master Student, Department of Control Systems and Technologies in Mechanical Engineering, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Alexander V. Kolesnikov -

Engineer at OOO Sphere-Avia, Saratov

Статья поступила в редакцию 01.02.21, принята к опубликованию 01.03.21