Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ТОРЦОВ КОНИЧЕСКИХ РОЛИКОВ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подшипниковой промышленности.

Известны аналогичные способы шлифования сферических торцов конических роликов (а.с. 1465274 от 23.02.87, БИ, 10, 89; а.с. 137781 от 15.11.86, БИ, 8, 61; а.с. 112298 от 15.11.56). В первом аналоге конические ролики базируют в цилиндрическую втулку с внутренней конической поверхностью; цилиндрическую втулку, в свою очередь, устанавливают в каждом гнезде диска, представляющего собой сквозное отверстие, ось которого наклонена к оси диска. Угол конуса внутренней поверхности цилиндрической втулки больше угла конуса обрабатываемого конического ролика, что обеспечивает перемещение линии его контакта с внутренней поверхностью втулки в процессе шлифования благодаря изменению наклона оси втулки при вращении диска и изменении направлений усилий резания. Во втором аналоге все шпиндели расположены по окружности радиально вокруг шлифовального круга, рабочая поверхность которого заправлена по форме тороида с радиусом, равным радиусу сфер шлифуемых конических роликов. Однако аналогичные способы шлифования сферических торцов конических роликов имеют недостаток. Он заключается в недостаточной точности выполнения радиуса сферы торца в связи с несовершенной схемой базирования и шлифования конического ролика во всех аналогичных технических решениях.

В качестве прототипа, по своей технической сущности, наиболее подходит способ шлифования сферических торцов конических роликов (а.с. 1465274 от 23.02.87, БИ, 10, 89; ВНИИПП, авторское свидетельство СССР №1278188, 1985 г.).

В способе-прототипе шлифуемые конические ролики устанавливаются в конусные втулки, расположенные в радиальных гнездах сепаратора, причем угол конуса наружной поверхности втулки равен углу раствора приводных дисков, а угол внутренней поверхности втулки равен углу конуса обрабатываемого конического ролика. Вращение на втулки передается от приводных дисков, при этом конические ролики вращаются вместе с втулками. При взаимодействии дисков с втулками они вместе перемещаются в зону обработки. При этом втулки с коническими роликами вращаются относительно собственной оси и вместе с сепаратором относительно оси вращения приводных дисков. В результате такого движения при шлифовании на торце конического ролика образуется сфера.

В способе-прототипе коническому ролику обеспечивается необходимое положение при установке и необходимые два движения подачи: вокруг оси дисков и собственной оси, находясь в конусной втулке. Этим обеспечивается формообразование поверхности сферического торца.

Однако способ-прототип имеет недостаток - в нем не обеспечивается требуемая точность радиуса сферы торца конического ролика относительно заданного номинального значения по причине возникающей погрешности базирования.

Заявляемый способ шлифования лишен указанного недостатка.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе шлифования сферических торцов конических роликов, при котором конические ролики устанавливаются конической поверхностью во втулку со сквозным осевым отверстием, коническому ролику вместе с втулкой сообщают вращение вокруг их общей оси в продольной плоскости симметрии шлифовального круга, рабочий торец которого профилируют по радиусу сферы конического ролика, при этом обработку сферического торца ведут на 3-позиционном станке с круглым поворотным столом, тремя вращающимися установленными на нем шпинделями с цанговыми патронами и упорами-толкателями, неподвижным кулачком, ось которого совмещают с осью поворота круглого поворотного стола так, что в первой позиции стола втулку с установленным в ней коническим роликом подпружинивают с торца относительно упора-толкателя, базируют в цанговом патроне, перемещают их в осевом направлении до соприкосновения противоположного сфере торца конического ролика с регулируемым упором-толкателем и закрепляют; во второй позиции выполняется черновое и чистовое шлифование осевой подачей шлифовального круга; в третьей позиции стола конический ролик выталкивается из втулки посредством упора-толкателя, приводимого в действие неподвижным кулачком.

Технической задачей, которую решает изобретение, является повышение точности величины радиуса сферы торца конического ролика.

Доказательство возможности решения технической задачи с помощью реализации отличительного признака.

Отличительный признак изобретения - иной способ установки и привода рабочего движения конического ролика, исключающий влияние диаметра и угла наклона образующей предварительно обработанной конической поверхности конического ролика на радиус сферы обрабатываемой поверхности торца конического ролика. В изобретении это осуществляется установкой конического ролика в новое промежуточное звено - втулку с наружной цилиндрической поверхностью, зажатую в цанговом патроне. Установкой и центрированием конического ролика конической поверхностью по внутренней конической поверхности втулки реализуется двойная направляющая база, лишающая конический ролик четырех степеней свободы. Ориентирование конического ролика вдоль его оси упором-толкателем, противоположного сфере торца лишает конический ролик пятой степени свободы - возможности перемещения вдоль своей оси, чем реализуется опорная база конического ролика. Шестой степени свободы - возможности свободного вращения вокруг своей оси - конический ролик лишается за счет сил трения между наружной конической поверхностью конического ролика и внутренней конической поверхностью втулки и втулки с отверстием цанги.

В прототипе возникает погрешность базирования, т.к. конические ролики устанавливаются в конусную втулку, расположенную в радиальных гнездах сепаратора. Конусная втулка имеет постоянное осевое положение, в связи с чем осевое положение шлифуемого конического ролика зависит от погрешности посадочного диаметра и припуска на диаметр с предыдущей операции. В изобретении для того чтобы исключить влияние диаметра и угла наклона образующей конического ролика на радиус сферы и обеспечить требуемую величину коррекции радиуса сферы, конический ролик установлен конической поверхностью во втулку и упирается противоположным сфере торцом в упор-толкатель. Наружной цилиндрической поверхностью втулка вместе с коническим роликом установлена в цанговый патрон. Таким образом, реализуется принцип совмещения баз, согласно которому технологическую базу совмещают с измерительной базой. Этим в изобретении исключается возможность появления погрешности базирования.

Реализацией отличительного признака доказана возможность решения технической задачи.

Анализ известных технических решений и сравнение с ними заявляемого способа шлифования показал, что в них нет отличительных признаков заявки. Известные технические решения не обладают признаками заявленного, поэтому признаки заявляемого изобретения являются новыми.

В заявке представлены следующие графические материалы:

Фиг.1 - общая схема обработки сферического торца конического ролика, стола со шпинделями и шлифовальными кругами (вид сверху).

Способ шлифования сферы конического ролика в статике. Конический ролик 1 имеет возможность быть установленным внутри втулки 2. Втулка 2 имеет возможность быть установленной в цанге 3 цангового патрона 4. Внутренняя поверхность 5 втулки 2 выполнена в форме конуса, угол конуса которой равен углу конической поверхности 6 конического ролика 1, а диаметр исходя из наибольшего диаметра d_p обрабатываемого конического ролика 1 и необходимой для обработки величины вылета конического ролика 1 из втулки 2. Для возможности центрирования конического ролика 1 конической поверхностью 6 по внутренней конической поверхности 5 втулки 2 реализуется двойная направляющая база, лишающая конический ролик 1 четырех степеней свободы. Пятая степень свободы конического ролика 1 - возможное перемещение вдоль его оси 7, лишается за счет упора-толкателя 8, подведенного к торцу 9 конического ролика 1, противоположного шлифуемой поверхности сферического торца 10. Шестая степень свободы конического ролика 1 - свободное вращение вокруг своей оси 7 - лишается за счет трения между конической поверхностью 6 конического ролика 1 и конической поверхностью 5 втулки 2. Таким образом, реализуются еще две опорные базы. Втулка 2 вместе с неподвижно установленным в ней коническим роликом 1 подпружинивается с торца относительно упора-толкателя 8 с помощью пружины 15, базируется наружной цилиндрической поверхностью 11 по двойной направляющей базе в цанге 3. Главным рабочим движением является возможность вращения шлифовального круга 12 вокруг собственной оси 13, заправленного по радиусу сферы R_сф. Таким образом, шлифовальный круг 12 имеет возможность, вращаясь вокруг своей оси 13, обрабатывать сферический торец 10 конического ролика 1, который, в свою очередь, имеет возможность вместе с втулкой 2 вращаться вокруг собственной оси 7. В зоне выгрузки конические ролики 1 имеют возможность выпада из втулок 2 за счет контакта с упором-толкателем 8, который имеет возможность двигаться в направлении оси 7 в результате контакта с неподвижным кулачком 16. Для возможности фиксации втулки 2 во время удара по коническому ролику 1 упором-толкателем 8 используется откидной упор 14 для втулки 2.

Способ шлифования сферы конического ролика в динамике. Перед шлифованием конических роликов 1 настраивают станок. Правят и балансируют установленный шлифовальный круг 12 на заданную величину радиуса сферы R_сф. Втулку 2 устанавливают в цангу 3 цангового патрона 4 таким образом, чтобы наружная цилиндрическая поверхность втулки 2 контактировала с внутренней цилиндрической поверхностью цанги 3 цангового патрона 4, и перемещают втулку 2 с установленным в ней коническим роликом 1 до соприкосновения противоположного сфере торца конического ролика 1 с регулируемым упором-толкателем 8, преодолевая сжатие пружины 15, и закрепляют. Настраивают механизмы загрузки и выгрузки для равномерной подачи обрабатываемых деталей в зону обработки и своевременной выгрузки обработанных деталей. Шлифовальный круг 12 располагают относительно цанги 3 цангового патрона 4 и втулки 2 так, чтобы был обеспечен съем требуемого припуска шлифовальным кругом 12. Включают вращение шлифовального круга 12 с требуемой частотой вращения n_кр. Каждый из конических роликов 1 автоматически устанавливается, базируясь по двойной направляющей базе - наружной конической поверхностью по внутренней конической поверхности втулки 2. Одновременно за счет центрирования конического ролика 1 упором-толкателем 8 и внутренней конической поверхностью втулки 2 и возникающих при этом сил трения происходит базирование конического ролика 1 в направлении его оси 7 и в окружном направлении, предотвращающем его проворачивание во втулке 2. Включают вращение шпинделя с требуемой частотой n_шп, обусловленной необходимыми величинами частоты n_р вращения конического ролика 1 вместе с втулкой 2 вокруг своей оси 7. Технологическая операция выполняется на станке с 3-позиционным столом, где производится черновое и чистовое шлифование конического ролика 1, снимая необходимые припуски. Шлифование сферического торца конического ролика 1 ведут с обильным охлаждением. Попав в зону выгрузки, конические ролики 1 выпадают из втулок 2 в механизм выгрузки с помощью упора-толкателя 8, приводимого в действие неподвижным кулачком 16.

Пример конкретного выполнения способа шлифования конических роликов. Необходимо обработать поверхность сферического торца конического ролика радиально-упорного роликового подшипника 6 - 777756ХМ. Конический ролик имеет следующие размеры: длину 109,189_-0,5 мм; наибольший диаметр - 49,809_-0,2 мм; наименьший диаметр - 45,326 мм; угол наклона образующей конуса 1°20′; радиус сферы торца 1068_-53 мм; допустимая величина шероховатости сферического торца - 0,32 мкм; допустимое биение сферического торца 0,05 мм. Обработку производят на модернизированном сферошлифовальном станке СШ-70 со следующими режимами шлифования: припуск, снимаемый при шлифовании - 0,1 мм; скорость шлифовального круга 26,2 м/с; частота вращения изделия 570 мин^-1. Действительная величина радиуса сферы шлифовального торца колебалась в пределах от 1060 до 1020 мм.

Использовался шлифовальный круг, имеющий следующие характеристики: 1-500×500×305 14A 25H С В. Применялась СОЖ. После шлифования допуск на расстояние сферы от противоположного торца был выдержан в пределах допуска 109,189_-0,1 мм.

Таким образом, заявляемый способ позволяет повысить точность почти в 2 раза по сравнению с прототипом.

Экономическую эффективность заявляемого способа шлифования можно определить как разность дополнительных затрат на его реализацию и стоимость брака.