устройство для шлифования винтов
Классы МПК: | B23G1/38 абразивными кругами с осевой подачей вдоль заготовки в соответствии с шагом требующейся резьбы |
Автор(ы): | Степанов Юрий Сергеевич (RU), Киричек Андрей Викторович (RU), Тарапанов Александр Сергеевич (RU), Харламов Геннадий Андреевич (RU), Бородин Михаил Вячеславович (RU), Афанасьев Борис Иванович (RU), Грядунова Елена Николаевна (RU), Брусов Сергей Иванович (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-12-14 публикация патента:
10.05.2007 |
Изобретение может быть использовано при финишной абразивной обработке винтовых поверхностей точных винтов. Устройство содержит алмазно-абразивный инструмент в виде круга, закрепленный на оправке, и люнет. Алмазно-абразивный инструмент выполнен в виде из трех кругов, установленных в корпусе одновременно участвующих в обработке и выполняющих функцию люнета, равно расположенных друг от друга в поперечной плоскости и удаленных друг от друга в осевом направлении на расстоянии одной трети шага обрабатываемого винта, а оси вращения оправок с кругами расположены под углом к оси заготовки, равным углу подъема витков винтовой поверхности, причем круги имеют индивидуальный привод и возможность самоцентрирования с обеспечением равной радиальной подачи с помощью спирально-реечного механизма, имеющего три реечные планки, расположенные в радиальных пазах корпуса, на которых закреплены круги с приводом, и центральный спиральный диск, входящий в зацепление с планками и малой конической шестерней, при этом корпус имеет центральное отверстие для расположения в нем заготовки. Улучшаются качество и производительность обработки. 3 ил.
Формула изобретения
Устройство для шлифования винтов, содержащее алмазно-абразивный инструмент, закрепленный на оправке, и люнет, отличающееся тем, что алмазно-абразивный инструмент выполнен из трех кругов, установленных в корпусе, одновременно участвующих в обработке, равно расположенных друг от друга в поперечной плоскости и удаленных друг от друга в осевом направлении на расстоянии одной трети шага обрабатываемого винта, а оси вращения оправок с кругами расположены под углом к оси заготовки, равным углу подъема витков винтовой поверхности, причем круги имеют индивидуальный привод и возможность самоцентрирования с обеспечением равной радиальной подачи с помощью спирально-реечного механизма, имеющего три реечные планки, расположенные в радиальных пазах корпуса, на которых закреплены круги с приводом, и центральный спиральный диск, входящий в зацепление с планками и малой конической шестерней, при этом корпус имеет центральное отверстие для расположения в нем заготовки и выполняет функцию люнета.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии машиностроения, может быть использовано при финишной абразивной обработке винтовых поверхностей точных винтов, преимущественно с большим углом подъема, из труднообрабатываемых материалов.
Известны способ и устройство для окончательного шлифования ходовых винтов на резьбошлифовальных станках типа 5Д822В, MB 140, станках фирмы Матрикс (Великобритания) и др. кругами из эльбора и другого абразивного материала при установке заготовки в центрах с поддерживающими люнетами и обильным охлаждением [1, 2].
Недостатками известного способа и устройства для шлифования являются большая трудоемкость процесса абразивной обработки, которая требует специального оборудования, и низкая производительность, связанная с невысокой размерной стойкостью кругов, ведущей к снижению точности и быстрой потере режущих свойств.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей, повышение качества, производительности и точности обработки за счет одновременного использования трех кругов с возможностью самоцентрирования и представляющих собой поддерживающий подвижный люнет.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для шлифования винтов, содержащее алмазно-абразивный инструмент, закрепленный на оправке, при этом оно снабжено инструментом, состоящим минимум из трех кругов, одновременно участвующих в обработке, равно расположенных друг от друга в поперечной плоскости и удаленных друг от друга в осевом направлении на расстоянии одной трети шага обрабатываемого винта, а оси вращения оправок с кругами расположены под углом к оси заготовки, равным углу подъема витков винтовой поверхности, причем круги имеют индивидуальный привод и возможность самоцентрирования с обеспечением равной радиальной подачи с помощью спирально-реечного механизма, в состав которого входят три реечные планки, расположенные в радиальных пазах корпуса устройства, на которых закреплены круги с приводом, и центральный спиральный диск, входящий в зацепление с планками и малой конической шестерней, при этом корпус имеет центральное отверстие для расположения в нем заготовки, а устройство дополнительно является подвижным поддерживающим люнетом.
Особенности конструкции устройства поясняются чертежами.
На фиг.1 представлена схема шлифования винтов с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной и предлагаемое самоцентрирующее устройство, содержащее три шлифовальных круга и являющееся подвижным поддерживающим люнетом; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1.
Предлагаемое устройство предназначено для шлифования винтов преимущественно с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной.
В устройстве инструмент (шлифовальные круги) установлен под углом подъема витка обрабатываемого винта, причем инструменту сообщают независимое вращательное движение Vк и продольную подачу S пр, кинематически связанную с вращением заготовки V з и равной шагу обрабатываемого винта, а заготовке сообщают вращательное движение с частотой Vз.
Шлифование предварительно обработанной, например точением, заготовки 1 винта ведут одновременно тремя кругами 2, равно расположенными друг от друга в поперечной плоскости (фиг.2). Фасонную рабочую периферийную поверхность кругов правят по профилю впадины винта в сечении, расположенном под углом к оси винта, равным углу подъема витков. Чтобы круги 2 находились в одной винтовой канавке, они удалены друг от друга в осевом направлении на расстоянии одной трети шага шлифуемого винта, а оси 3 вращения кругов расположены под углом к к оси заготовки, равным углу в подъема витков винтовой поверхности. Круги 2 установлены в специальном устройстве 4, играющем роль подвижного поддерживающего люнета, имеют индивидуальный привод 5 и возможность самоцентрирования с обеспечением равной радиальной подачи Sp с помощью спирально-реечного механизма.
В состав спирально-реечного механизма входят три реечные планки 6, расположенные в радиальных пазах корпуса 7 устройства, на торцах которых закреплены круги 2 с приводом 5. На противоположных торцах планок 6 нарезана ленточная силовая спиральная резьба, которой планки 6 входят в зацепление с центральным спиральным диском 8, на торце последнего также нарезана ленточная силовая спиральная резьба. На другом торце спирального диска 8 нарезаны конические зубья. Ручное вращение с помощью ключа (не показан) малой конической шестерни 9, входящей в зацепление с центральным спиральным диском 8, позволяет осуществить радиальную подачу Sp кругов с возможностью самоцентрирования. Корпус 7 имеет центральное отверстие для расположения в нем заготовки, при этом устройство в целом дополнительно является подвижным поддерживающим люнетом, так необходимым для повышения точности обработки нежестких заготовок валов и винтов.
Предлагаемое устройство для шлифования комплектом фасонных кругов повышает точность, качество и производительность изготовления винтов, способствует самозатачиванию инструмента и большему периоду стойкости между переточками, а также расширяет технологические возможности шлифования и не требует специального дорогостоящего оборудования.
Устройство предназначено для шлифования винтов преимущественно с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной, например винтов винтовых насосов ЭВН5-25-1500 нефтяных скважин, которые имеют следующие размеры: общая длина 1282 мм, длина винтовой части 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта d= 27-0,05 мм, эксцентриситет e 1=1,65 мм, e=3,3 мм, шаг t=28±0,01 мм (фиг.1).
Алмазно-абразивную обработку винтов осуществляют следующим образом. Шлифовальное устройство с тремя алмазно-абразивными кругами, выполняющее роль подвижного люнета, устанавливается на суппорт токарно-винторезного станка. Заготовка винта 1 устанавливается одним концом в патроне, закрепленном на шпинделе станка, а другим поджимается центром 10 задней бабки. Алмазно-абразивные круги 2 предварительно могут устанавливаться на заданный размер винтовой поверхности, если обработка ведется в один проход при малых припусках на шлифование. При значительных припусках, снимаемых за несколько проходов, абразивные круги устанавливаются на размер с каждым проходом путем вращения ключа (не показан), вставленного в центральное квадратное отверстие малой конической шестерни 9. При этом вращается центральный спиральный диск 8, входящий в зацепление с одной стороны с шестерней 9 и с другой - с реечными планками 6. Такая конструкция привода радиальной настройки позволяет осуществить самоцентрирование кругов и использовать их в качестве подвижной опоры - люнета, повышающего точность обработки.
Продольная подача, равная шагу винта, осуществляется продольным перемещением суппорта с устройством
Sпр=t мм/об,
где t - шаг обрабатываемого винта, мм.
Поперечная подача кругов на глубину шлифования производится вручную ключом (не показан), вставленным в центральное квадратное отверстие малой конической шестерни 9.
Пример. Обрабатывался винт левый Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина 1282 мм, длина винтовой части 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта d= 27-0,05 мм, эксцентриситет e1=1, 65 мм, е=3,3 мм, шаг t=28±0,01, шероховатость Ra=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса 5,8 кг. Припуск на сторону 0,25 мм. Способ крепления заготовки - одним концом в шпинделе станка, а другой - поджат задним центром. Обработка производилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20 с помощью разработанной шлифовальной головки с тремя кругами типа ПП 200×32×32 44А8-16 M1-M2 8-12К ГОСТ 2424-83, скорость кругов V к=32,42 м/с, nк=3000 об/мин, окружная скорость заготовки Vз=15,1 м/мин, n з=160 об/мин, продольная подача Sпр =28 мм/об, угол наклона витка винтовой поверхности в=24°48', требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Т м=7,6 мин (против Тмбаз=16,5 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании одним кругом на резьбошлифовальном станке 5Д822В на АО «Ливгидромаш»). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.
Благодаря применению предлагаемого устройства для алмазно-абразивной обработки винтовых поверхностей улучшилось качество винтов, повысилась производительность обработки за счет использования самоцентрирующего шлифовального устройства с тремя кругами и работы его в качестве подвижного люнета.
Расширились технологические возможности, уменьшился расход абразива, повысилась стойкость абразивного инструмента благодаря одновременной работе трех алмазно-абразивных кругов.
Источники информации
1. Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для машиностроительных специальностей вузов / А.А.Гусев, Е.Р.Ковальчук, И.М.Колосов и др. - М.: Машиностроение, 1986. С.317-320.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под Ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. С.372-373.