Суперфинишные станки для автомобильной промышленности

ния ϑ1 и ϑ2. Выбор правильного корня очевиден и задан началом отсчета угла ϑ (см. рис. 5.9).

Окончательно поверхность валка опишется уравнениями:

Аналогично можно получить уравнения, описывающие поверхность валка, образованную исходно бомбинированной заготовкой. Эти уравнения не приведены, так как исследования показали, что при радиусе бомбины R = 500…3000 мм получаемые результаты мало отличаются от данных для цилиндрической заготовки.

При произвольном выборе параметров наладки станка возможен случай, когда ось заготовки будет находиться ниже осей валков. При этом формальное решение по изложенной методике также имеет место, однако оно противоречит геометрическому смыслу задачи. Условие расположения оси заготовки выше осей валков приближенно выражают следующим неравенством:

где η = arcsin(0,5L/R); L – длина валка.

Профиль валка как тела вращения целесообразно задавать

число неизвестных параметров превышает число составленных уравнений, поэтому требуется численный метод решения. Алгоритм численного профилирования валков дан на рис. 5.11.

Последовательность расчета профиля валка:

•вводят исходные данные заготовки и параметров наладки станка;

•проверяют параметры наладки станка на выполнение условия расположениязаготовки вышеосей валков– формула(5.40);

141

•задают тип валка (одно-, многоволновый);

•для многоволнового валка подсчитывают координаты bk (k – число волн) и организуют цикл по bk;

•организуют цикл по осевому сечению Z2;

•организуют цикл по угловому параметру ψ;

•решают систему из двух последних уравнений (5.39) относительно неизвестных криволинейных координат ϑ и li;

•рассчитывают радиусы валка Ri;

•находятминимальныйрадиусвалкавданномсеченииR2min;

•выводят данные (Z2, R2).

Геометрическую сущность метода численного профилирования поясняет рис. 5.12. В торцевой плоскости валка Z2 = const, находят следы ее пересечения деталью при различных углах ψ. Независимым параметром при этом является только угол ϑ, так как последнее уравнение (3.39) позволяет установить его связь с параметром li. Затем по итерационной процедуре определяют радиус валка R2min как минимальное расстояние от его центра 0в до точек пересечения детали с плоскостью.

Рис. 5.12. Схема определения радиуса валка при численном профилировании

143

Для определения наладочного параметра а можно воспользоваться номограммой (рис. 5.13), где в зависимости от соотношения L/R приведены допустимые значения параметра а в процентном отношении от радиуса R бомбины для диапазона L [0; 800], R [800; 3000] мм. При этом не следует выбирать длину валков (участков валка) больше, чем радиус бомбины.

Рис. 5.13. Номограмма для определения параметра наладки а

Пример расчета профиля валков для наладок, используемых на станках SZASLE (Mikrosa, Германия), приведен в табл. 5.4 и на рис. 5.14. Исходные данные: r = 10 мм; R = 1000 мм; λ = 1,5°; v = 30,0 мм; а = 975 мм; L = 400 мм (одноволновые), L = 600 мм

(многоволновые).

Таблица 5 . 4

Профиль одноволнового валка для обработки бомбинированных деталей

144

денная рекомендация позволяет уменьшить затраты машинного времени при итерационной процедуре поиска минимального радиуса валка в торцевом сечении.

Рис. 5.15. Зависимость угла ψ от координаты Z2

Рассмотрим влияние основных параметров процесса формообразования на расчетный профиль валка для обработки бомбинированных поверхностей.

Радиус r заготовки практически не влияет на профиль валка, изменяя при прочих равных условиях только максимальный радиус валка (рис. 5.16). Исходные данные: R = 1000 мм; λ = 1,5°; v = 30,0 мм; а = 975 мм; L = = 400 мм при r = 2; 10; 30 мм.

Рис. 5.16. Влияние радиуса r заготовки на профиль валков при обработке бомбинированных поверхностей

146

Угол λ перекрещивания осей валков в пределах 0…3° мало влияет на профиль валка. В табл. 5.5 представлены профили валков, рассчитанные для параметров r = 10 мм; R = 1000 мм; v = 30,0 мм; а = 975 мм; L = 400 мм при λ = 0; 3°.

Таблица 5 . 5 Влияние угла перекрещивания осей на профиль валков

Наибольшее влияние на профиль валка оказывает радиус R траектории движения заготовок. Установлено, что увеличение радиуса R при прочих равных условиях приводит к уменьшению кривизны профиля и разности максимального и минимального радиусов валка.

Рис. 5.17. Обработка бомбинированных роликов

на бесцентровом суперфинишном станке модели SZASLE-50×500

Методика расчета профиля валков бесцентрового суперфинишного станка модели SZASLE-50×500 для обработки роликов с модифицированной бомбиной 24×24 и 26×26 для подшип-

147

ников 2319КМ, 2320М, 32319М, 42415М прошла опытную проверку на ОАО «Саратовский подшипниковый завод» (рис. 5.17). Испытания показали, что обеспечиваются точность диаметра в пределах 0,01 мм, радиус бомбины R5000–1000, несимметричность бомбины по диаметру – не более 0,01 мм.

5.5. Валковые устройства для обработки модифицированных поверхностей

В подшипниковой промышленности для увеличения долговечности тел качения применяют бомбинированные и модифицированные поверхности. Бомбинированная поверхность имеет профиль продольного сечения, очерченный дугой окружности радиуса R, большего, чем собственно радиус r детали (рис. 5.18, а). Модифицированные поверхности образованы профилями в виде сопряжения прямой и дуги окружности (рис. 5.18, б) или прямой и двух дуг окружностей (рис. 5.18, в). Известны и более сложные формы профиля роликов подшипников с модифицированным контактом [28].

Рис. 5.18. Ролики подшипников: а – бомбинированные; б, в – модифицированные

Суперфиниширование модифицированных поверхностей роликов выполняют по схемам с поперечной или продольной подачей. В первом случае обработку, как правило, осуществляют раздельно для дуговых и прямолинейных участков профиля заготовки. При базировании заготовка контактирует с валком в двух точках по длине, осевое перемещение ограничивается буртами на одном из валков (рис. 5.19).

148

ным на рис. 5.11, г, применяют для обработки ролика, изображенного на рис. 5.9, б. Расчет соответствующих участков профилей валковвыполняют по методикам, изложенным впп. 5.2, 5.4.

5.6. Формообразование валков суперфинишных станков

Изготовление валков бесцентровых суперфинишных станков представляет собой сложную технологическую задачу, так как они имеют криволинейный профиль, значительные габариты (длина до 800 мм, диаметр до 170 мм), при этом точность радиальных размеров соответствует 4, 5 квалитетам, шероховатость поверхности Ra = 0,2…0,1 мкм. Очевидно, что основной операцией при изготовлении валков должно быть шлифование. Однако в этом случае получение поверхности технологически простыми методами следа или копирования невозможно.

Поверхности валка, заготовки и шлифовального круга при формообразовании должны быть взаимно огибаемыми в относительном движении. Под этим подразумевают непрерывное линейное касание данных поверхностей друг с другом. В простейшем случае такая схема реализуется, если в качестве инструментальной поверхности использовать поверхность заготовки. Это положение очевидно и применялось, например, в работе [24]. Однако при малых диаметрах заготовки выполнять шлифовальный круг такого же диаметра нецелесообразно.

Формообразование валков суперфинишных станков для обработки цилиндрических поверхностей

Особенность изготовления валков, имеющих форму наружной поверхности в виде квазигиперболоида, для обработки цилиндрических поверхностей заключается в их широкой номенклатуре при малой серийности производства. В большинстве случаев на подшипниковых и машиностроительных заводах требуется только ремонт валков со снятием незначительного припуска для устранения износа поверхности на отдельных ее участках. При этом целесообразно проводить ремонт валков без их демонтажа на валковом устройстве.

150