RU2298461C1 - Screw grinder - Google Patents

Abstract

FIELD: finish abrasive working of helical surfaces of precise screws.

SUBSTANCE: grinder includes diamond-abrasive tool in the form of wheel mounted in mandrel and rest. Diamond-abrasive tool is in the form of three wheels mounted in housing, simultaneously taking part in working process and serving as rest. Said three wheels are arranged in cross plane and they are equally spaced one from other in axial direction by distance equal to 1/3 of pitch of worked screw. Rotation axes of mandrel with wheels are inclined relative to blank axis by angle equal to lead angle of screw surface turns. Said wheels have individual drive units and they are mounted with possibility of self-aligning and providing the same radial feed by means of helix-rack mechanism. The last includes three rack cleats arranged in radial grooves of housing and supporting wheels with drive unit and central helical disc engaged with said cleats and with small cone gear. Housing has central opening for placing blank.

EFFECT: enhanced quality and efficiency of working.

3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, может быть использовано при финишной абразивной обработке винтовых поверхностей точных винтов, преимущественно с большим углом подъема, из труднообрабатываемых материалов.The invention relates to mechanical engineering technology, can be used in the final abrasive treatment of screw surfaces of precision screws, mainly with a large angle of elevation, from difficult to process materials.

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].A known method and device for the final grinding of the spindles on thread grinding machines such as 5D822B, MB 140, machine tools of the company Matrix (UK) and other circles of elbor and other abrasive material when installing the workpiece in the centers with supporting lunettes and heavy cooling [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.The disadvantages of the known method and device for grinding are the high complexity of the abrasive process, which requires special equipment, and low productivity associated with the low dimensional stability of the wheels, leading to a decrease in accuracy and a quick loss of cutting properties.

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.The objective of the invention is the expansion of technological capabilities, improving the quality, productivity and accuracy of processing due to the simultaneous use of three circles with the possibility of self-centering and representing a supporting movable lunette.

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.The problem is solved using the proposed device for grinding screws, containing a diamond-abrasive tool mounted on a mandrel, while it is equipped with a tool consisting of at least three circles simultaneously participating in the processing, equally spaced from each other in the transverse plane and spaced apart from each other in the axial direction at a distance of one third of the step of the machined screw, and the axis of rotation of the mandrels with circles are located at an angle to the axis of the workpiece, equal to the angle of elevation of the turns of the screw surface, moreover, the circles have an individual drive and the possibility of self-centering to ensure equal radial feed using a spiral-rack mechanism, which includes three rack bars located in the radial grooves of the device body on which the circles with the drive are fixed, and a central spiral disk meshing with straps and a small bevel gear, while the housing has a central hole for the location of the workpiece in it, and the device is additionally a movable supporting rest.

Особенности конструкции устройства поясняются чертежами.Design features of the device are illustrated by drawings.

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.Figure 1 presents a diagram of the grinding of screws with a round helical surface with a large pitch and a small distance between the top and the bottom and the proposed self-centering device containing three grinding wheels and is a movable supporting rest; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a view of B in figure 1.

Предлагаемое устройство предназначено для шлифования винтов преимущественно с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной.The proposed device is intended for grinding screws mainly with a round helical surface with a large pitch and a small distance between the top and bottom.

В устройстве инструмент (шлифовальные круги) установлен под углом подъема витка обрабатываемого винта, причем инструменту сообщают независимое вращательное движение V_к и продольную подачу S_пр, кинематически связанную с вращением заготовки V_з и равной шагу обрабатываемого винта, а заготовке сообщают вращательное движение с частотой V_з.In the device, the tool (grinding wheels) is installed at an angle of elevation of the turn of the screw being machined, and the tool is informed of an independent rotational movement V _k and a longitudinal feed S _pr kinematically associated with the rotation of the workpiece V _s and equal to the pitch of the screw being machined, and the workpiece is informed of rotational movement with a frequency V _h .

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 α_к к оси заготовки, равным углу α_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 S_p с помощью спирально-реечного механизма.Grinding pre-machined, for example by turning, the workpiece 1 of the screw are simultaneously three circles 2, equally spaced from each other in the transverse plane (figure 2). The shaped working peripheral surface of the circles is corrected along the profile of the cavity of the screw in a section located at an angle to the axis of the screw equal to the angle of elevation of the turns. In order for the circles 2 to be in the same helical groove, they are axially removed from each other at a distance of one third of the step of the grinding screw, and the axis 3 of rotation of the circles are located at an angle α _to the axis of the workpiece, equal to the angle α _{in the} elevation of the turns of the screw surface. The circles 2 are installed in a special device 4, which plays the role of a movable supporting rest, have an individual drive 5 and the possibility of self-centering with equal radial feed S _p using a spiral-rack mechanism.

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 S_p 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.The structure of the spiral-rack mechanism includes three rack strips 6 located in the radial grooves of the device housing 7, the ends of which are fixed to circles 2 with the drive 5. At the opposite ends of the strips 6, a tape spiral power thread is cut, with which the strips 6 engage with the central spiral disk 8, at the end of the latter also cut a tape power spiral thread. On the other end of the spiral disk 8, bevel teeth are cut. Manual rotation using a key (not shown) of a small bevel gear 9 engaged with a central spiral disk 8 allows radial feeding of S _p circles with the possibility of self-centering. The housing 7 has a central hole for the location of the workpiece in it, while the device as a whole is additionally a movable supporting rest, so necessary to increase the accuracy of processing non-rigid workpieces of shafts and screws.

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.The proposed device for grinding with a set of shaped wheels increases the accuracy, quality and productivity of manufacturing screws, promotes tool self-sharpening and a longer resistance period between regrindings, and also extends the technological capabilities of grinding and does not require special expensive equipment.

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 e₁=1,65 мм, e=3,3 мм, шаг t=28^±0,01 мм (фиг.1).The device is intended for grinding screws mainly with a round screw surface with a large pitch and a small distance between the top and bottom, for example, screw pumps EVN5-25-1500 oil wells, which have the following dimensions: total length 1282 mm, length of the screw part 1208 mm, diameter screw cross section d = ⌀27 ^-0.05 mm, eccentricity e ₁ = 1.65 mm, e = 3.3 mm, pitch t = 28 ^{± 0.01} mm (Fig. 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.Diamond abrasive processing of screws is as follows. A grinding device with three diamond-abrasive wheels, which acts as a movable rest, is installed on the support of a screw-cutting lathe. The workpiece screw 1 is installed at one end in the chuck mounted on the spindle of the machine, and the other is tightened by the center 10 of the tailstock. Diamond-abrasive wheels 2 can be pre-installed on a given size of the helical surface, if the processing is carried out in one pass with small allowances for grinding. With significant allowances removed in several passes, the abrasive wheels are set to size with each pass by rotating a wrench (not shown) inserted into the central square hole of the small bevel gear 9. In this case, the central spiral disk 8 engages on one side with gear 9 and on the other with rack bars 6. This design of the radial adjustment drive allows self-centering of the circles and use them as a movable support - a rest, increasing the accuracy of work.

Продольная подача, равная шагу винта, осуществляется продольным перемещением суппорта с устройствомThe longitudinal feed equal to the pitch of the screw is carried out by longitudinal movement of the caliper with the device

S_пр=t мм/об,S _ol = t mm / rev

где t - шаг обрабатываемого винта, мм.where t is the pitch of the machined screw, mm

Поперечная подача кругов на глубину шлифования производится вручную ключом (не показан), вставленным в центральное квадратное отверстие малой конической шестерни 9.Cross feed of circles to the grinding depth is done manually with a key (not shown) inserted into the central square hole of the small bevel gear 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, n_к=3000 об/мин, окружная скорость заготовки V_з=15,1 м/мин, n_з=160 об/мин, продольная подача S_пр=28 мм/об, угол наклона витка винтовой поверхности α_в=24°48', требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Т_м=7,6 мин (против Т_мбаз=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.Example. The left screw H41.1016.01.001 of the screw pump EVN5-25-1500 was processed, which had the following dimensions: total length 1282 mm, length of the screw part 1208 mm, cross-section diameter of the screw d = ⌀27-0.05 mm, eccentricity e ₁ = 1, 65 mm, e = 3.3 mm, pitch t = 28 ± 0.01, roughness Ra = 0.4 μm; single-helical screw surface, left direction; material - steel 18HGT GOST 4543-74, hardness HB 207-228, weight 5.8 kg. The allowance on the side of 0.25 mm. The method of fixing the workpiece is one end in the machine spindle, and the other is preloaded by the rear center. Processing was carried out on a mod screw-cutting machine. 16K20 using the developed grinding head with three circles of type PP 200 × 32 × 32 44A8-16 M1-M2 8-12K GOST 2424-83, wheel speed V _k = 32.42 m / s, n _k = 3000 rpm, the peripheral speed of the workpiece V _s = 15.1 m / min, n _s = 160 rpm, the longitudinal feed S _CR = 28 mm / r, the angle of inclination of the spiral surface of the screw α _in = 24 ° 48 ', the required roughness and accuracy of the screw surface was achieved after T _m = 7.6 min (against T _mbaz = 16.5 min according to the basic version with traditional single-circle grinding on a 5D822V thread grinding machine at Livhydromash JSC). The control was carried out by an indicator bracket with an indicator ICh 10 B cells. 1 GOST 577-68. The cumulative error between any non-adjacent steps was not more than 0.1 mm, the clearance when controlling the straightedge of the protrusions forming in diameter was not more than 0.07 mm, which is permissible according to the technical specifications.

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.Thanks to the use of the proposed device for diamond-abrasive machining of screw surfaces, the quality of the screws improved, the processing productivity increased due to the use of a self-centering grinding device with three circles and its operation as a movable lunette.

Расширились технологические возможности, уменьшился расход абразива, повысилась стойкость абразивного инструмента благодаря одновременной работе трех алмазно-абразивных кругов.Technological capabilities have expanded, abrasive consumption has decreased, and the abrasive tool's durability has increased due to the simultaneous operation of three diamond abrasive wheels.

Источники информацииInformation sources

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.317-320.1. Engineering technology (special part): A textbook for engineering specialties of universities / A.A. Gusev, E.R. Kovalchuk, I.M. Kolosov, etc. - M.: Mechanical Engineering, 1986. P.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.372-373.2. Reference technologist-machine builder. In 2 vols. T.1 / Ed. A.G. Kosilova and R.K. Meshcheryakova. - 4th ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1986. S.372-373.

Claims (1)

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.A device for grinding screws containing a diamond-abrasive tool, mounted on a mandrel, and a rest, characterized in that the diamond-abrasive tool is made of three circles installed in the case, simultaneously participating in the processing, equally spaced from each other in the transverse plane and remote from each other in the axial direction at a distance of one third of the step of the machined screw, and the axis of rotation of the mandrels with circles are located at an angle to the axis of the workpiece, equal to the angle of elevation of the turns of the screw surface, and the circles have an individual drive and the possibility of self-centering with equal radial feed by means of a spiral-rack mechanism having three rack levels located in radial grooves of the housing on which circles with a drive are fixed, and a central spiral disk meshed with the plates and a small bevel gear , while the housing has a Central hole for the location of the workpiece in it and serves as a lunette.

Images