RU2146592C1 - Vibration honing device - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device relates to finishing abrasive working of materials difficult to work. It may also be used for holes honing. The device has tool body secured on thrust bearing loosely and vibrator mounted for interaction with tool body and with holders of abrasive bars. It also includes central drive shaft and vibrator cam shaped as a disc secured rigidly on central shaft and installed on boss at an angle to plane of rotation. The device also has satellite gear mounted on stationary axle and central toothed wheel secured rigidly on central drive shaft. Thrust bearing is made double. Tool body is connected rigidly to middle race of double thrust bearing. It is provided with internal toothed rim engaged with satellite gear which is in its turn engaged with central toothed wheel. Vibrator interacts with holders of abrasive bars through cam. Honing with oscillation of honing bars improves quality of surface being worked. Vibration in these directions in combination with the main motions inherent to traditional grinding cause cross movement of abrasive grains and change periodically cutting speed and friction force which facilitate considerably removal of material and formation of chips. Variable forces are redistributed in cutting plane actively, as a result of which self-oscillations are damped completely, and friction force is one-fourth of its normal value. It is most expedient to use the honing device for working of low-rigidly blanks made of alloys difficult to work. EFFECT: enhanced honing efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к отделочной финишной абразивной обработке труднообрабатываемых материалов резанием и может быть использовано при хонинговании отверстий. The invention relates to finishing finishing abrasive processing of difficult materials to be cut and can be used for honing holes.

Известно устройство для сообщения хонинговальным брускам колебательного перемещения, выполненное в виде размещенного в хонинговальной головке штока с разжимными конусами, связанными с приводом радиального перемещения брусков, при этом последний выполнен в виде гидроцилиндра и устройство снабжено насосом, сливным клапаном, связанными с поршневой полостью гидроцилиндра, и двумя источниками давления, один из которых сообщен со штоковой полостью гидроцилиндра, а другой - со сливным клапаном. A device for communicating to honing bars of oscillatory movement, made in the form of a rod located in the honing head with expanding cones associated with the drive of radial movement of the bars, the latter is made in the form of a hydraulic cylinder and the device is equipped with a pump, a drain valve associated with the piston cavity of the hydraulic cylinder, and two pressure sources, one of which is connected with the rod cavity of the hydraulic cylinder, and the other with the drain valve.

Существенным недостатком известного устройства является периодически изменяющаяся глубина хонингования и радиальное давление в зоне обработки. При этом возрастают шероховатость и волнистость обработанной поверхности и снижается стойкость инструмента. Вследствие переменности радиального давления сужается область устойчивости процесса хонингования и возрастает уровень колебаний, самовозбуждающихся с собственной частотой. A significant disadvantage of the known device is a periodically changing honing depth and radial pressure in the processing zone. At the same time, the roughness and waviness of the treated surface increase and the tool life decreases. Due to the variability of radial pressure, the stability region of the honing process narrows and the level of oscillations self-excited with their own frequency increases.

Наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для вибрационного хонингования, содержащее вибратор, устанавливаемый с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и выполненный в виде упорного подшипника с сепаратором, рабочая поверхность одной из разъемных частей которого изготовлена кулачковой, при этом упомянутая разъемная часть выполнена в виде втулки и неподвижно установлена на корпусе инструмента, а сепаратор размещен на корпусе с возможностью вращения. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a device for vibration honing, containing a vibrator, mounted with the possibility of interaction with the tool body and made in the form of a thrust bearing with a cage, the working surface of one of the detachable parts of which is made cam, while the aforementioned detachable part made in the form of a sleeve and fixedly mounted on the tool body, and the separator is rotatably placed on the body.

Недостатком известного устройства является ненадежность конструкции, выраженная в том, что при определенных сочетаниях размеров профиля волнистого торца втулки вибратора, жесткости пружины, поджимающей эту втулку, значительных сил резания и т.п. шарики, находясь во впадине, не преодолеют выступы и будут проскальзывать по гладкому кольцу подшипника вибратора вместе с упомянутой втулкой, не возбуждая никаких вибраций. A disadvantage of the known device is the unreliability of the design, expressed in the fact that with certain combinations of profile sizes of the corrugated end face of the vibrator sleeve, the stiffness of the spring pressing this sleeve, significant cutting forces, etc. the balls, being in the cavity, will not overcome the protrusions and will slip along the smooth ring of the vibrator bearing together with the mentioned sleeve, without causing any vibrations.

Задача изобретения - повышение точности и качества абразивной обработки хонингования путем обеспечения плавного осевого возвратно-поступательного перемещения брусков с некоторой частотой. The objective of the invention is to increase the accuracy and quality of abrasive honing by providing a smooth axial reciprocating movement of the bars with a certain frequency.

Эта задача решается с помощью использования устройства для вибрационного хонингования, содержащее корпус инструмента, подвижно закрепленный на упорном подшипнике, и вибратор, установленный с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и державками абразивных брусков, при этом оно снабжено центральным приводным валом, кулачком вибратора, выполненным в виде диска, жестко закрепленным на центральном приводном валу и установленным на ступице под углом к плоскости вращения, шестерней-саттелитом, установленной на неподвижной оси, и центральным зубчатым колесом, жестко закрепленным на центральном приводном валу, кроме того, упорный подшипник выполнен двойным, корпус инструмента жестко соединен со средним кольцом упорного двойного подшипника и имеет внутренний зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней-саттелитом, которая входит в зацепление с центральным зубчатым колесом, а вибратор взаимодействует с державками абразивных брусков посредством кулачка. This problem is solved by using a device for vibration honing, comprising a tool body, movably mounted on a thrust bearing, and a vibrator mounted to interact with the tool body and the holders of the abrasive bars, while it is equipped with a Central drive shaft, a vibrator cam, made in the form a disk rigidly mounted on the Central drive shaft and mounted on the hub at an angle to the plane of rotation, a gear-satellite mounted on a fixed axis, and the central gear wheel rigidly mounted on the Central drive shaft, in addition, the thrust bearing is double, the tool body is rigidly connected to the middle ring of the thrust double bearing and has an internal gear rim that engages with the gear-satellite, which engages with the Central gear a wheel, and the vibrator interacts with the holders of the abrasive blocks by means of a cam.

На фиг. 1 показано устройство для вибрационного хонингования, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a device for vibratory honing, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1.

Устройство для вибрационного хонингования состоит из центрального приводного вала 1 и подвижного корпуса инструмента 2, в окнах которого размещены разжимные кулачки 3. Внутри корпуса находится разжимной конический шток 4, взаимодействующий с валиком подачи хонинговального станка во время работы брусков. Корпус инструмента 2 закреплен на среднем кольце 5 упорного двойного подшипника 6, образованного торцами неподвижного стакана 7 и диска 8, жестко закрепленного на стакане. Последний неподвижно установлен на корпусе шпиндельной бабки (не показан). Внутренним зубчатым венцом 9 корпус 2 обкатывается около шестерни-сателлита 10, которая с возможностью вращения установлена на неподвижной оси 11. Ось 11 смонтирована и закреплена на неподвижном диске 8. The device for vibration honing consists of a central drive shaft 1 and a movable tool body 2, in the windows of which expandable cams 3 are located. Inside the case there is an expandable conical rod 4 interacting with the feed roller of the honing machine during the operation of the bars. The tool body 2 is mounted on the middle ring 5 of the thrust double bearing 6 formed by the ends of the stationary cup 7 and the disk 8, rigidly mounted on the cup. The latter is fixedly mounted on the headstock housing (not shown). With the internal gear ring 9, the housing 2 is rolled around the pinion gear 10, which is rotatably mounted on the fixed axis 11. The axis 11 is mounted and mounted on the fixed disk 8.

Шестерня-сателлит 10 находится в зацеплении с центральным зубчатым колесом 12, жестко с помощью шпонки закрепленной на центральном приводном валу 1, на котором также жестко закреплен кулачок 13, выполненный в виде диска и установленный на ступице под углом α к плоскости вращения. Угол α наклона кулачка 13 механизма осцилляции влияет на величину амплитуды A колебаний абразивных брусков и находится в зависимости от наружного диаметра D кулачка, определяемой по формуле
α = arccos(A/D).
Кулачок 13 наружной поверхностью размером D плотно входит во внутренние пазы державок 14 хонинговальных брусков и при своем вращении на центральном приводном валу 1 заставляет осциллировать бруски. Державки 14 брусков при осцилляции катятся по шарикам 15, которые завальцованы в накладки 16, жестко соединенные с разжимными кулачками 3.The pinion-gear 10 is engaged with the central gear wheel 12, rigidly using a key mounted on the central drive shaft 1, on which the cam 13 is also rigidly fixed, made in the form of a disk and mounted on the hub at an angle α to the plane of rotation. The angle α of the inclination of the cam 13 of the oscillation mechanism affects the amplitude A of the vibrations of the abrasive bars and is dependent on the outer diameter D of the cam, determined by the formula
α = arccos (A / D).
A cam 13 with an outer surface of size D fits tightly into the internal grooves of the holders 14 of the honing bars and, when it is rotated on the central drive shaft 1, makes the bars oscillate. The holders 14 of the bars during oscillation roll along the balls 15, which are rolled into pads 16, rigidly connected to the expanding cams 3.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При включении станка хонинговальная головка, закрепленная на шпинделе, вводится в отверстие обрабатываемой детали и начинает вращаться со скоростью в n = Z₉/Z₁₂ раз медленнее, чем шпиндель станка, где Z₉ и Z₁₂ соответственно числа зубьев зубчатого венца 9 и колеса 12. Снижение числа оборотов сделано с целью уменьшения инерционных сил при возвратно-поступательном вибрационном движении брусков и всех подвижных частей вращающегося инструмента. Потери производительности из-за снижения скорости вращения инструмента компенсируются наложением вибраций на процесс хонингования.When the machine is turned on, the honing head mounted on the spindle is inserted into the hole of the workpiece and starts to rotate at a speed n = Z ₉ / Z ₁₂ times slower than the machine spindle, where Z ₉ and Z _12, respectively, the number of teeth of the ring gear 9 and wheel 12 A decrease in the number of revolutions is made in order to reduce the inertial forces during the reciprocating vibrational movement of the bars and all moving parts of the rotating tool. Loss of productivity due to a decrease in the rotational speed of the tool is compensated by the imposition of vibrations on the honing process.

Вращение корпуса инструмента осуществляется в противоположную сторону относительно вращения центрального вала от зубчатого колеса 12 через шестерню - сателлит 10 и внутренний зубчатый венец 9. При этом кулачок 13 механизма осцилляции взаимодействует с внутренними пазами державок 14. Абразивные бруски совершают осевые колебания с амплитудой, равной A = (Dcosα), частотой, равной сумме чисел оборотов центрального вала и корпуса инструмента. Кулачок 13 механизма осцилляции приводит в колебательное осевое движение державки 14 брусков, которые своими контактными плоскостями катятся по шарикам 15. The rotation of the tool body is carried out in the opposite direction relative to the rotation of the central shaft from the gear wheel 12 through the gear - satellite 10 and the inner gear ring 9. In this case, the cam 13 of the oscillation mechanism interacts with the internal grooves of the holders 14. The abrasive bars perform axial vibrations with an amplitude equal to A = (Dcosα), with a frequency equal to the sum of the revolutions of the central shaft and the tool body. The cam 13 of the oscillation mechanism leads to the oscillatory axial movement of the holder 14 of the bars, which roll along the balls 15 with their contact planes.

От привода гидравлики (не показан) включается разжим кулачков 3 и под действием разжимного конического штока 4 последние перемешаются в радиальном направлении и выдвигают державки 14 брусков к обрабатываемой поверхности детали. From the hydraulic drive (not shown), the cam release 3 is turned on and under the action of the expandable conical rod 4, the latter are mixed in the radial direction and extend the bar holders 14 to the workpiece surface.

Таким образом происходит хонингование с осцилляцией хонинговальных брусков. Благодаря этому существенно улучшается качество обработанной поверхности и повышается в несколько раз производительность хонингования. Вибрации в этих направлениях в сочетании с главными движениями, присущие традиционному хонингованию, создают перекрестное движение абразивных зерен и периодически изменяют скорость резания и силу трения, которые существенно облегчают съем материала и стружкообразование, улучшают самозатачивание зерен, а переменные силы активно перераспределяются в плоскости резания, вследствие чего полностью подавляются автоколебания и сила трения уменьшается до 4 раз. При этом уменьшается расход энергии на резание. Thus, honing occurs with the oscillation of the honing bars. Due to this, the quality of the processed surface is significantly improved and the honing performance is increased several times. Vibrations in these directions, combined with the main movements inherent in traditional honing, create a cross-movement of abrasive grains and periodically change the cutting speed and friction force, which greatly facilitate material removal and chip formation, improve grain self-sharpening, and variable forces are actively redistributed in the cutting plane, due to which self-oscillations are completely suppressed and the friction force is reduced to 4 times. This reduces the energy consumption for cutting.

Вибрацинное хонингование с прелагаемым устройством наиболее целесообразно использовать при обработке заготовок малой жесткости из труднообрабатываемых сплавов на малых станках вместо традиционных способов хонингования, при которых возбуждаются интенсивные автоколебания. Vibracin honing with the proposed device is most appropriate to use when machining low-rigidity workpieces from hard-alloyed alloys on small machines instead of traditional honing methods in which intense self-oscillations are excited.

Claims (1)

Устройство для вибрационного хонингования, содержащее корпус инструмента, подвижно закрепленный на упорном подшипнике, и вибратор, установленный с возможностью взаимодействия с корпусом инструмента и державками абразивных брусков, отличающееся тем, что оно снабжено центральным приводным валом, кулачком вибратора, выполненным в виде диска, жестко закрепленным на центральном приводном валу и установленным на ступице под углом к плоскости вращения, шестерней-сателлитом, установленной на неподвижной оси, и центральным зубчатым колесом, жестко закрепленным на центральном приводном валу, при этом упорный подшипник выполнен двойным, корпус инструмента жестко соединен со средним кольцом упорного двойного подшипника и имеет внутренний зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней-сателлитом, которая входит в зацепление с центральным зубчатым колесом, а вибратор взаимодействует с державками абразивных брусков посредством кулачка. A device for vibration honing, comprising a tool body movably mounted on a thrust bearing, and a vibrator mounted to interact with the tool body and abrasive tool holders, characterized in that it is provided with a central drive shaft, a vibrator cam made in the form of a disk, rigidly fixed on the central drive shaft and mounted on the hub at an angle to the plane of rotation, a pinion gear mounted on a fixed axis, and a central gear wheel, firmly fixed to the central drive shaft, while the thrust bearing is double, the tool body is rigidly connected to the middle ring of the thrust double bearing and has an internal gear ring that engages with the pinion gear, which engages with the central gear and the vibrator interacts with holders of abrasive blocks by means of a cam.

Images