Спосіб обробки сферичних поверхонь та пристрій для його реалізації

1 Спосіб обробки сферичних поверхонь, 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, який відрізняється тим, що інструмент встановлюють вільно на його осі і змінюють його положення в межах кута, утвореного крайніми положеннями осі інструмента, в одному з яких край інструмента перекриває вісь обертання виробу, в іншому - край інструмента виходить за межі оброблюваної сферичної поверхні, а подачу на врізання здійснюють з силою, напрямок дії якої зміщують відносно центра сферичної поверхні у площині, утвореній перетинанням осей інструмента і виробу, ВІДПОВІДНО в напрямку гострого кута їх перетину, або в протилежному напрямку 2 Пристрій для обробки сферичних поверхонь, що містить примусово обертову оправку для розміщення виробу і державку для обертового інструмента, яку розташовано так, що осі обертання інструмента і виробу перетинаються у центрі оброблюваної сферичної поверхні, який відрізняється тим, що державка з інструментом встановлена на шаровій опорі, що має можливість переміщуватися вздовж оброблюваної сферичної поверхні в межах своїх крайніх положень, в одному з яких край інструмента перекриває вісь обертання оправки для розміщення виробу, а в іншому - край інструмента виходить за межі оброблюваної сферичної поверхні, і яка пружно підтиснута до них у площині, що утворена осями державки для інструмента і оправки для виробу, ВІДПОВІДНО В напрямку згаданого гострого кута їх перетину, чи в протилежному напрямку 3 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що шарова опора, на якій встановлена державка з інструментом, має можливість зміни напрямку, в якому вона підтиснута, в бік гострого кута перетину осей інструмента і виробу, або в протилежному напрямку 4 Пристрій за п 2, який відрізняється тим, що оправка для розміщення виробу виконана плаваючою CO (О 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 ш матеріалів, і можуть бути використані у нафтовій, автотракторній, авіаційній та ш 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, М 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 61731 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, М 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, М 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 М кл7В24В 11/10, 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 діаметром d, що властива кульоподібним виробам з наскрізним чи ненаскрізним центральним отвором, або кульоподібним торцевим частинам стержнів, з висотою сферичної поверхні, що не тільки перевищує її радіус, тобто які не є сегментами кулі з висотою, меншою за її радіус, що становить суть саме оптичних виробів, але й перевищує (0,950,97)2d - умову здійснення обробки за одного положення інструмента, діаметр якого вибирається, як відомо, в межах (0,95-0,97)d 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 зміни його положення в межах кута, утвореного крайніми положеннями осі інструмента, в одному з яких край інструмента перекриває вісь обертання виробу, в іншому - край інструмента виходить за межі оброблюваної сферичної поверхні, і здійснення подачі на врізання з силою, напрямок дії якої зміщують у пропонованому напрямку, забезпечується збільшення контактного тиску у тих точках поверхні виробу, загальний час контакту яких з інструментом є відносно меншим - а отже і швидкість зняття припуску на згаданих точках поверхні відносно менша - і таким чином створюються умови для зростання швидкості зняття припуску у цих точках Як наслідок, забезпечується можливість здійснення обробки сферичної поверхні діаметром d куль оподібних виробів з наскрізним чи ненаскрізним центральним отвором, або кульоподібних торцевих частин стержнів, з висотою сферичної поверхні, що не тільки перевищує її радіус, тобто які не тільки не є оптичними виробами, але й перевищує (0,95-0,97)2d - умову здійснення обробки з одного положення інструмента, діаметр якого вибирається, як відомо, в межах (0,95-0,97)d, і підвищується точність обробки сферичних поверхонь Для цього у способі обробки сферичних поверхонь, який передбачає розташування обертового інструмента під кутом до виробу так, що їх осі перетинаються 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, згідно винаходу інструмент встановлюють вільно на його осі і змінюють його положення в межах кута, утвореного крайніми положеннями осі інструмента, в одному з яких край інструмента перекриває вісь обертання виробу, в іншому - край інструмента виходить за межі оброблюваної сферичної поверхні, а подачу на врізання здійснюють з силою, напрямок дії якої ВІДПОВІДНО зміщують відносно центру сферичної поверхні у площині, утвореній перетинанням осей інструмента і виробу, в напрямку гострого кута їх перетину, або в протилежному напрямку, 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 виробу перетинаються у центрі сферичної поверхні, згідно винаходу державка з інструментом встановлена на шаровій опорі, що має можливість переміщуватися вздовж оброблюваної сферичної поверхні в межах своїх крайніх положень, в одному з яких край інструмента перекриває вісь обертання оправки для розміщення виробу, а в іншому - край інструмента виходить за межі оброблюваної сферичної поверхні, і яка пружно підтиснута до них у площині, що утворена осями інструмента і виробу, ВІДПОВІДНО в напрямку згаданого гострого кута їх перетину, чи в протилежному напрямку, оптимальним при цьому є, коли шарова опора, на якій встановлена державка з інструментом, має можливість зміни напрямку, в якому вона підтиснута, але ВІДПОВІДНО в бік гострого кута перетину осей інструмента і виробу, або в протилежному напрямку, 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 притисканняінструмента 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 кососиметричного розподілу контактного тиску у напрямку тих точок поверхні виробу, загальний час контакту яких з інструментом є відносно меншим - а отже і швидкість зняття припуску на згаданих точках по 61731 верхні відносно менша 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 пропорційну зменшенню часу контакту з інструментом зміну швидкості зняття припуску в цих точках і таким чином створити умови для зростання швидкості зняття припуску у цих точках Внаслідок цього розширюються технологічні можливості пристрою завдяки тому, що при такій схемі обробки з'являється можливість здійснення обробки кульоподібних виробів з наскрізним чи ненаскрізним центральним отвором, або кульоподібних торцевих частин стержнів, з висотою сферичної поверхні, що не тільки перевищує її радіус, тобто, які не є оптичними виробами, але й перевищує крайнє значення висоти, за якої обробка здійснюється з одного положення інструмента Одночасно забезпечується підвищення точності і продуктивності обробки Винахід проілюстровано кресленнями, де представлено загальний вигляд пристрою для обробки сферичної поверхні виробів 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 виробу 2 перетинаються у центрі сферичної поверхні виробу 2 Державка 3 з інструментом 4 встановлена на шаровій опорі 5, що має можливість переміщуватися вздовж оброблюваної сферичної поверхні в межах своїх крайніх положень, в одному з яких край інструмента 4 перекриває вісь обертання оправки 1 для розміщення виробу 2, а в іншому - край інструмента 4 виходить за межі оброблюваної сферичної поверхні, і яка пружно за допомогою пружного елементу 6 підтиснута до них у площині, що утворена осями інструмента 4 і виробу 2, ВІДПОВІДНО В напрямку гострого кута їх перетину а, або в протилежному напрямку, що дозволяє інструменту кожного разу вільно спиратися своєю торцевою частиною на сферичну поверхню 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, вільно на його осі, але щоб осі виробу 2 і інструмента 4 перетинались у центрі оброблюваної сферичної поверхні і край інструмента перекривав вісь обертання оправки, 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 доти, доки деформація пружного елемента 6 не утворить необхідну силу притискання, при цьому напрямок дії сили подачі на врізання зміщують відносно центру сферичної поверхні в бік гострого кута а перетину осей інструмента 4 і виробу 2 Державку 3 з інструментом 4, торцева частина якого введена у контакт зі сферичною поверхнею, переміщують поступово або дискретно вздовж оброблюваної сферичної поверхні, витримуючи при цьому завдяки наявності шарової опори 5 умову, щоб осі виробу 2 і інструмента 4 перетинались у центрі оброблюваної сферичної поверхні, в інше крайнє положення щонайбільше таке, коли край інструмента виходить за межі оброблюваної сферичної поверхні, а напрямок дії сили подачі на врізання при цьому зміщують відносно центру сферичної поверхні поступово або дискретно в інший бік Після досягнення цього крайнього положення державку таким же чином повертають у первинне положення і т д 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 кососиметричного розподілу контактного тиску у напрямку тих точок поверхні виробу 2, загальний час контакту яких з інструментом є відносно меншим - а отже і швидкість зняття припуску на згаданих точках поверхні відносно менша За таких умов досягається повне, або часткове вирівнювання швидкості зняття припуску по профілю виробу 2 і забезпечується підвищення точності і продуктивності обробки, а також з'являється можливість здійснення обробки кульоподібних виробів 2 з наскрізним чи ненаскрізним центральним отвором, або кульоподібних торцевих частин стержнів, з висотою сферичної поверхні, що не тільки перевищує її радіус, але й перевищує крайнє значення висоти, за якої обробка здійснюється з одного положення інструмента 61731 Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119