ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ТОРЦОВ РОЛИКОВ
Михайлова Л.Н.
ORCID: 0000-0002-2288-5319, Кандидат технических наук, Самарский государственный технический университет
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ТОРЦОВ РОЛИКОВ
Аннотация
В статье рассмотрена схема непрерывного шлифования сферических торцов роликов периферией шлифовального круга. Установлено условие влияния технологических параметров на погрешность формы торца ролика. Представлены результаты экспериментального исследования процесса шлифования сферических торцов роликов, позволяющие повысить точность сферического торца ролика.
Ключевые слова: шлифование сферических торцов роликов, конических подшипников.
Mikhailova L.N.
ORCID: 0000-0002-2288-5319, PhD in Engineering, Samara State Technical University
EXPERIMENTAL RESEARCH OF THE PROCESS OF SPHERICAL ROLLERS ENDS GRINDING
Abstract
The article considers the scheme continuous grinding the spherical ends of the rollers of the grinding wheel periphery. It was established under the influence of process parameters on the error form roller end. The results of experimental research of the process of grinding the spherical ends of the rollers, allowing improve the accuracy of the spherical end of the roller.
Keywords: grinding of spherical ends rollers of tapered bearing.
При обработке сферических торцовых поверхностей методом непрерывного шлифования периферией круга контакт ролика с инструментом происходит по площадке, величина и форма которой зависит от длины контакта деталь-инструмент. В данном случае длиной контакта является линия пересечения сферы с поверхностью шлифовального круга (рис.1).
Рис. 1. Схема определения длины контакта детали с инструментом при непрерывном шлифовании периферией шлифовального круга
Для определения длины контакта определялась система двух уравнений: первое – описывает сферу, второе – поверхность шлифовального круга (тороид). После решения системы уравнений получаем:
(1)
где C – межосевое расстояние шлифовального круга и приспособления, мм;
- глубина резания, мм;
– радиус сферического торца ролика, мм;
- высота шлифовального круга (),мм.
Длина контакта, рассчитанная по формуле (1), неравномерно распределена по площадке контакта торца ролика с периферией профильного круга в зависимости от межосевого расстояния, высоты шлифовального круга и расположения детали в зоне обработки.
От длины контакта зависит время взаимодействия торца ролика с кругом, которое неравномерно на различном расстоянии от центра торца ролика, а следовательно, возникает погрешность профиля сферы торца ролика. Уменьшение высоты шлифовального круга H приводит к снижению неравномерного времени взаимодействия торца ролика и снижению погрешности профиля сферы торца. Условия шлифования при H = 0 близки условиям шлифования методом огибания, когда изделию сообщают вращение вокруг его оси, а инструменту – круговую подачу относительно оси, совпадающей с центром обрабатываемой сферы. Уменьшать высоту круга необходимо до такой величины, которая была бы достаточной для получения заданной шероховатости и съёма припуска с торцовой поверхности.
При выполнении условия
(2)
снижается уровень погрешности формы торца ролика.
На погрешность профиля торца влияют также скорость подачи деталей в зону шлифования 
и частота вращения детали 
и высота шлифовального круга , которые в совокупности представляют собой количество оборотов детали в зоне шлифования 
. С уменьшением глубины резания и увеличением диаметра шлифовального круга 
повысится точность профиля торцовой поверхности. При глубине 
не будет происходить процесс шлифования, поэтому глубину резания необходимо оптимизировать до величины, достаточной для процесса шлифования и обеспечивающей съём припуска с заготовки. Увеличение диаметра шлифовального круга ограничивается конструкцией станка.
Проведены исследования шлифования торцов ролика типа 6-7705У с целью определения оптимальных параметров: высоты шлифовального круга H, скорости подачи деталей в зону шлифования и частоты вращения детали , при которых обработанный сферический торец ролика имеет заданную точность.
Экспериментальные исследования осуществлялись на сферошлифовальном станке модели БСШ-200[1].
Одной из первых задач по повышению качества обработки сферических торцов роликов является подбор инструмента. Шлифовальный круг выполнен из нескольких слоёв, причем каждый слой имеет свою характеристику и высоту [2]. Наборные круги после правки образуют рабочую зону. Первый слой имеет характеристику 14А16ПС2Б, второй - 14А8ПСМ1В и третий – 92АМ28ПМ35Р. Высота круга принималась от 120 мм до 185 мм (табл.1.).
Наилучшие результаты точностных характеристик торца ролика были достигнуты при шлифовании кругами высотой 120-125 мм (рис.2.).
По экспериментальным данным при высоте круга 120мм определены суммарные количества оборотов в зоне шлифования. При суммарном количестве оборотов от 12 до 26, радиус сферы торца роликов находится в поле допуска. Различными сочетаниями режимов обработки можно достичь одинакового значения радиуса сферы. Например, радиус сферы 130 мм можно получить при 
мм и 
а также при 
м/мин и 
Таблица 1 - Варианты наборных шлифовальных кругов
а)
б)
Рис. 2. Диаграммы параметров сферических торцов роликов при шлифовании наборными кругами: а) радиуса сферы ; б) торцового биения t
На основе обработки результатов исследований построена пространственная зависимость радиуса сферы от частоты вращения и скорости подачи роликов (рис.3.). По графику, удобному для практического применения, можно определить при допустимых значениях радиуса сферы 108…118 мм оптимальные режимы шлифования, позволяющие обрабатывать сферу торца ролика с требуемой точностью. Это можно сделать при скорости подачи 1,5 м/мин и более, и частоты вращения ролика от 400 об/мин и менее.
Статистическая обработка результатов экспериментального исследования проводилась по форме гистограммы и проверялись критерием согласия Колмогорова, при этом радиус сферы имеет нормальный закон распределения, а торцовое биение – закон эксцентриситета.
Рис. 3. Влияние режимов обработки на радиус сферы торца ролика
Рекомендации для использования режимов обработки сферических торцов роликов, которые повышают точность торца ролика, проверялись на роликах 6-7705У в производственных условиях.
В результате проведенных исследований влияния режимов обработки на качество торца ролика установлено:
- наибольшее влияние на радиус сферы торца оказывает частота вращения и скорость подачи ролика;
- важным показателем процесса шлифования сферического торца является суммарное количество оборотов ролика в зоне шлифования;
- получены эмпирические зависимости радиуса сферы от частоты вращения и скорости подачи роликов;
- рекомендованные оптимальные режимы (для роликов 6-7705У) апробированы в производственных условиях изготовления тел качения и показали хорошие результаты.
Литература
- Михайлова Л.Н. Исследование шлифование сферических поверхностей с целью повышения стабильности процесса//Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия: материалы XII международной научно-практической конференции (Россия, г. Новосибирск, 19-20.06.2015 г.). – Новосибирск, Международный Научный Институт «Educatio», №5(12) , 2015. - С.77-81.
- Михайлова Л.Н. Износ фасонного круга при непрерывном сферическом шлифовании//Высокие технологии в машиностроении: материалы Всерос. научно-технической интернет - конференции с междунар. участием (г. Самара, 17-20.11.2010 г.). – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2010. С.49-50.
References
- Mihajlova L.N. Issledovanie shlifovanie sfericheskih poverhnostej s cel'ju povyshenija stabil'nosti processa//Nauchnye perspektivy XXI veka. Dostizhenija i perspektivy novogo stoletija: materialy XII mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii (Rossija, g. Novosibirsk, 19-20.06.2015 g.). –Novosibirsk: Mezhdunarodnyj Nauchnyj Institut «Educatio», №5(12) , 2015. S. 77-81.
- Mihajlova L.N. Iznos fasonnogo kruga pri nepreryvnom sfericheskom shlifovanii//Vysokie tehnologii v mashinostroenii: materialy Vseros. nauchno-tehnicheskoj internet - konferencii s mezhdunar. uchastiem (g. Samara, 17-20.11.2010 g.). – Samara: Samar. gos. tehn. un-t, 2010. S. 49-50.