Спосіб обробки сферичних поверхонь та пристрій для його реалізації

Винаходи відносяться до механічної обробки сферичних поверхонь, переважно кульоподібних виробів з наскрізним чи ненаскрізним центральним отвором, або кульоподібних торцевих частин стержнів, виконаних з композиційних чи ін. матеріалів, і можуть бути використані у нафтовій, автотракторній, авіаційній та ін. галузях промисловості, а також для виготовлення медичного оснащення. Відомий спосіб обробки сферичних поверхонь виробів, а саме стержневих, що мають торцеву частину сферичної форми, який передбачає розташування обертового інструмента і кількох виробів, зміщених відносно один одного в коловому напрямку, з перетином їх осей у центрі оброблюваної сферичної поверхні, надання інструменту обертання навколо власної осі, а також введення його торцевої частини у контакт зі сферичною поверхнею з наступною подачею на врізання за рахунок примусового обертання виробів навколо осі, що проходить через центр оброблюваної сферичної поверхні під прямим кутом до площини, яка утворена осями виробів і інструмента (див. патент РФ №94016719, Μ. кл. 6 В23В5/40, В24В11/10, опубл. 1996.01.10, бюл. №1). Відомий також найбільш близький за технічною суттю до способу, що заявляється, спосіб фінішної обробки сферичних поверхонь, а саме оптичних виробів у вигляді сегменту кулі, який передбачає розташування обертового інструмента під кутом до виробу з перетином їх осей у центрі оброблюваної сферичної поверхні, надання виробу примусового обертання навколо власної осі, введення торцевої частини інструмента у контакт зі сферичною поверхнею і надання йому подачі на врізання (див. патент РФ №92012175, M. кл.7 В24В11/10, опубл. 1995.03.20, бюл. №8). Відомий також пристрій для реалізації способу обробки сферичних поверхонь стержневих виробів, який містить примусово обертові державку інструмента і оправку для розміщення кількох виробів, зміщених відносно один одного в коловому напрямку і з перетином їх осей у центрі оброблюваної сферичної поверхні, розташовані так, що їх осі обертання перетинаються у центрі оброблюваної сферичної поверхні під прямим кутом (див. патент РФ №94016719, M. кл.6 В23В5/40, В24В11/10, опубл. 1996.01.10, бюл. №1). Відомий також найбільш близький за технічною суттю до пристрою, що заявляється, пристрій для обробки сферичних поверхонь, а саме оптичних виробів, що містить примусово обертову оправку для розміщення виробу і державку для обертового інструменту, яку розташовано так, що осі обертання інструмента і виробу перетинаються під кутом у центрі сферичної поверхні, причому інструмент повністю накриває виріб, а край виробу суміщений з краєм інструмента (див. патент РФ №1722787 М.КЛ.7 В24В11/10, опубл. 1992.03.30, бюл. №12). Спільними недоліками описаних способів і пристроїв є відносно низька точність обробки сферичної поверхні, що залежить від точності позиціювання інструмента відносно виробу і зносу інструмента, а також неможливість здійснення обробки неповної сферичної поверхні, що властива кульоподібним виробам з наскрізним чи не наскрізним центральним отвором, або кульоподібним торцевим частинам стержнів, з висотою сферичної поверхні, що перевищує її радіус, тобто які не є сегментами кулі з висотою, меншою за її радіус, що становить суть саме оптичних виробів. В основу винаходу, що заявляється, покладено завдання такого удосконалення способу обробки сферичних поверхонь, переважно кульоподібного виробу, чи кульоподібної торцевої частини стержня, і пристрою для його реалізації, об'єднаних єдиним винахідницьким задумом, при якому за рахунок зміни схеми обробки шляхом здійснення подачі на врізання з силою, напрямок дії якої зміщують у пропонованому напрямку, забезпечується збільшення контактного тиску у ти х точках поверхні виробу, які є розвантаженими під час обертання виробу внаслідок дії виникаючих при цьому сил тертя на поверхні контакту і відповідного перерозподілу контактного тиску з осесиметричного на косинний із зменшенням у напрямку згаданого обертання і таким чином створюються умови для зростання швидкості зняття припуску у цих точках, отже для вирівнювання розподілу контактного тиску. Як наслідок, підвищується точність обробки сферичних поверхонь кульоподібних виробів з наскрізним чи не наскрізним центральним отвором, або кульоподібних торцевих частин стержнів, з висотою сферичної поверхні, що перевищує її радіус, тобто які не є оптичними виробами. Для цього у способі обробки сферичних поверхонь, який передбачає розташування обертового інструмента під кутом до виробу так, що їх осі перетинаються у центрі оброблюваноїсферичної поверхні, надання виробу примусового обертання навколо власної осі, введення торцевої частини інструмента у контакт зі сферичною поверхнею і надання йому подачі на врізання, згідно винаходу інструмент встановлюють вільно на його осі, а подачу на врізання здійснюють з силою, напрямок дії якої зміщують відносно центра сферичної поверхні у площині, яка є нормальною площині, утвореної перетинанням осей інструмента і виробу, у напрямку обертання виробу, а у пристрої для обробки сферичних поверхонь, що містить примусово обертову оправку для розміщення виробу і державку для обертового інструменту, яку розташовано так, що осі обертання інструмента і оправки для розміщення виробу перетинаються у центрі сферичної поверхні, згідно винаходу державка з інструментом встановлена на шаровій опорі, яка пружно підтисну га до них у площині, яка є нормальною площині, що утворена осями інструмента і оправки для розміщення виробу, і у напрямку обертання виробу, оптимальним при цьому є, коли шарова опора, на якій встановлена державка з інструментом, має можливість зміни напрямку, в якому вона підтиснута, але кожного разу в напрямку обертання виробу, а оправка для розміщення виробу виконана плаваючою. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупностями ознак, що заявляються і технічними результатами, які досягаються внаслідок їх реалізації, полягає у наступному. Завдяки дії сили притискання інструмента до оброблюваної сферичної поверхні на деякій відстані від її центру, що може бути здійснено на дату подачі заявки лише за умови реалізації пропонованого пристрою (в цьому і полягає єдність винахідницького задуму), момент сили, що виникає, спричиняє відповідний перерозподіл косинного розподілу контактного тиску у напрямку ти х точок поверхні виробу, де наявне зменшення контактного тиску. Як відомо, для абразивної обробки у спосіб вільного притирання швидкість зняття припуску з будь-якої точки оброблюваної поверхні прямо пропорційна добутку контактного тиску і швидкості різання. Внаслідок зростання або зменшення контактного тиску у напрямку вказаних точок поверхні виробу стає можливим збільшувати або зменшувати швидкість зняття припуску у цих точках. Отже створення умов для вищезазначеного перерозподілу контактного тиску дозволяє повністю, або частково компенсувати наявне зменшення контактного тиску і таким чином вирівняти швидкість зняття припуску по профілю виробу. Внаслідок цього забезпечується підвищення точності і продуктивності обробки кульоподібних виробів з наскрізним чи ненаскрізним центральним отвором, або кульоподібних торцевих частин стержнів, з висотою сферичної поверхні, що перевищує її радіус, тобто, які не є оптичними виробами. Виконання оправки для розміщення виробу плаваючою дозволяє за рахунок її регулювання забезпечити розміщення виробу з високою точністю центром його сферичної поверхні на осі обертання оправки і тим самим зменшити радіальні коливання сферичної поверхні, а отже дає можливість підвищити швидкість обертання виробу і як наслідок, продуктивність обробки. Винахід проілюстровано кресленнями, де на Фіг.1 представлено загальний вигляд пристрою для обробки сферичної поверхні виробів, на Фіг.2 - вид А на Фіг.1. Пристрій для обробки сферичних поверхонь виробів містить примусово обертову плаваючу оправку 1 для розміщення виробу 2 таким чином, що центр його сферичної поверхні знаходиться на осі її обертання і державку 3 для обертового інструмента 4, яку розташовано так, що осі обертання інструмента 4 і оправки для розміщення виробу 2 перетинаються у центрі сферичної поверхні виробу 2. Державка 3 з інструментом 4 встановлена на шаровій опорі 5, яка пружно за допомогою пружного елементу 6 підтиснута до них у площині, яка є нормальною площині, утвореній осями інструмента 4 і оправки для розміщення виробу 2, у напрямку обертання виробу 2, а шарова головка 7 дозволяє інструменту 4 вільно спиратися своєю торцевою частиною на сферичну поверхню виробу 2 і обертатися навколо власної осі. Пропонований спосіб здійснюється в процесі роботи описаного пристрою таким чином. Плаваючу оправку 1 регулюють так, щоб центр сферичної поверхні розміщеного на ній виробу 2 було розташовано на осі її обертання, і надають їй обертання, а державку 3 з інструментом 4 розташовують під кутом до виробу 2, вільно на його осі, але щоб осі виробу 2 і інструмента 4 перетинались у центрі оброблюваної сферичної поверхні, вводять у контакт зі сферичною поверхнею торцеву частину інструмента 4, яка завдяки шаровій опорі 5 вільно розміщується на сферичній поверхні виробу 2, і надають інструменту 4 подачу на врізання у напрямку сферичної поверхні, при цьому напрямок дії сили подачі на врізання зміщують відносно центру сферичної поверхні у напрямку обертання виробу 2 доти, доки деформація пружного елемента 6 не утворить необхідну силу притискання. Зрозуміло, що сила притискання діє у напрямку, протилежному напрямку деформації пружного елемента 6. Завдяки дії сили притискання на деякій відстані від центру сферичної поверхні виникає момент сили, що спричиняє під час обробки виробу 2 відповідний перерозподіл косинного розподілу контактного тиску у напрямку тих точок поверхні виробу 2, які є розвантаженими під час обертання виробу 2 внаслідок дії виникаючих при цьому сил тертя на поверхні контакту і відповідного перерозподілу контактного тиску з осесиметричного на косинний із зменшенням у напрямку згаданого обертання. За таких умов досягається повне, або часткове вирівнювання швидкості зняття припуску по профілю виробу 2 і забезпечується підвищення точності і продуктивності обробки кульоподібних виробів 2 з наскрізним чи ненаскрізним центральним отвором, або кульоподібних торцевих частин стержнів, з висотою сферичної поверхні, що перевищує її радіус.