Приспособления для обработки сфер

Когда говорят о сферических поверхностях, то обычно представляют себе шap. В действительности же речь пойдет о сферах, являющихся участками общей поверхности какой-либо детали. К числу таких деталей, имеющих сферы (сферические и торовые поверхности) относят: матрицы, пуансоны, шаровые пяты, нодпятники, краны, линзы, наконечники, штуцеры, ниппели, опоры, ступицы, шаровые соединения, клапаны, ролики, валки, маховики, пресс-формы, червячные шестерни и т. п.

Разделим все сферы на выпуклые и вогнутые и классифицируем по признаку расположения их на поверхности детали. На рис. 1 показаны выпуклые, а на рис. 2 вогнутые сферы. Одни сферы по своему расположению имеют общую ось симметрии с деталью (рис. 1, б — ей рис. 2, а — в), другие не имеют общей оси симметрии с деталью (рис. 1, а, ж, з и рис. 2, г — з).

Рис. 1. Выпуклые сферы

Обработка сфер представляет определение трудности. В производство внедрены приспособления для обработки и измерения точных сфер большого и малого радиуса (1 … 200 мм), имеющих 6-й квалитет и шероховатость поверхности 0,32 … 0,04 мкм. Технологический процесс обработки сфер сводится к точению, шлифованию, полированию и алмазному выглаживанию.

Рис. 2. Вогнутые сферы

Чтобы разобраться в многообразии приспособлений и лучше знать, какие приспособления в каком случае применять, классифицируем их по характеру движения резца: приспособления с поступательным движением резца (рис. 3, а, б) и с вращательным движением (рис. 3, в).

Рис. 3. Приспособления для поступательного (а, б) и вращательного (в) перемещения резца

Приспособления с поступательным движением резца менее универсальны и имеют больше недостатков по сравнению с приспособлениями с вращательным движением. Непрерывное изменение углов в плане резца при поступательном перемещении его по кривой поверхности детали и износ режущих кромок приводят к искажению геометрии сферы и повышению шероховатости поверхности. Кроме того, величина поверхности сферы, которую можно обработать без разворота резца, ограничена. Например, при угле в плане 60° можно проточить поверхность сферы не более как под углом 120° (рис. 3, а).

Для уменьшения этих недостатков в приспособлениях с поступательным движением резца применяют вместо щупа ролик или сферический наконечник, а на резце затачивают круговую режущую кромку определенного радиуса (рис. 51, б). В этом случае соотношение радиусов выдерживается по формуле:

R1 + R2 = R3+ R4, где соответственно радиусы: R1 — ролика; R2 — копира; R3 — резца; R4 — сферы.

Замена щупа роликом или сферическим наконечником вносит дополнительные трудности, связанные с изготовлением резцов. В то же время общий недостаток таких приспособлений не устраняется из-за наличия зазоров в механизмах приспособлений. Остается искажение геометрии сферы в зоне оси О — О (рис. 3, а, б). Эти зазоры проявляют себя, когда меняется направление движения механизма, несущего резец, и когда изменяется направление давления на ролик или щуп при скольжении их по копиру.

Кроме того, при обработке сферы приспособлениями с поступательным движением резца затруднена возможность контроля ее формы. Для этого, казалось бы, достаточно проточить сферу предварительно и путем измерения убедиться в правильности ее геометрической формы. Но этот прием не дает нужных результатов, так как при предварительной проточке сфера получается искаженной. Измерения без искажений можно произвести только тогда, когда сфера будет проточена до требуемого размера.

Приспособления с поступательным движением инструмента не пригодны для выполнения алмазного выглаживания, так как выпуклая рабочая часть алмаза в виде сферы или цилиндра ограничена по размерам и выглаживать она может лишь при неизменной ориентации относительно обрабатываемой поверхности.

Приспособления с вращательным движением резца (рис. 3, в) не имеют указанных недостатков. Углы в плане резца остаются неизменными. Износ резца не вызывает искажения формы сферы и может влиять лишь на изменение размера сферы, что легко устраняется поднастройкой станка. Такие приспособления удобны для применения алмазного выглаживания и получают все большее применение.