Способ и устройство для шлифования кулачков кулачкового вала с вогнутыми рабочими профилями

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ КУЛАЧКОВ КУЛАЧКОВОГО ВАЛА С ВОГНУТЫМИ РАБОЧИМИ ПРОФИЛЯМИ(57) 1. Способ шлифования кулачков кулачкового вала, имеющих вогнутые боковые поверхности, с использованием первого и второго шлифовальных кругов для соответственно предварительного и окончательного шлифования, при котором на предварительной стадии шлифования на поверхности кулачка получают промежуточный контур, отличающийся тем, что используют третий шлифовальный круг с диаметром, соответствующим удвоенному радиусу вогнутых боковых поверхностей кулачков, при этом этим шлифовальным кругом предварительно шлифуют вогнутые боковые поверхности при неподвижном кулачке и продольной подаче. 2. Станок для шлифования кулачков кулачкового вала, содержащий суппорт, установленный на станине с возможностью перемещения в радиальном направлении по отношению к шлифуемому кулачковому валу и несущий два шлифовальных шпинделя с шлифовальными кругами для предварительного и окончательного шлифования, отличающийся тем, что оба шлифовальных шпинделя установлены в общей передней бабке таким образом, что их оси пересекаются под Фиг. 1 углом или проходят параллельно друг другу, причем передняя бабка смонтирована с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси кулачкового вала, при этом на шпинделе с кругом для окончательного шлифования установлен третий шлифовальный круг, диаметр которого соответствует удвоенному радиусу вогнутых боковых поверхностей кулачков. 2962 1 3. Станок по п. 2, отличающийся тем, что рабочая поверхность третьего шлифовального круга выполнена конической. 4. Станок по п. 2, отличающийся тем, что шпиндель, несущий третий шлифовальный круг, смонтирован с возможностью разворота относительно оси кулачкового вала на угол, отличный от 0. Изобретение относится к области машиностроения и касается способа и устройства для шлифования кулачков кулачкового вала с вогнутыми рабочими профилями. Способ шлифования кулачков кулачкового вала описан в 1. В известном способе сначала в качестве первой операции первым большим шлифовальным кругом кулачку исходного контура придают путем предварительного шлифования промежуточный контур. Затем при помощи второго шлифовального круга меньшего диаметра методом врезного шлифования изготавливают промежуточный контур, соответствующий вогнутому профилю. После этого тем же шлифовальным кругом шлифуют кулачок начисто, придавая ему конечный контур. Применение малого шлифовального круга, ширина которого превышает ширину кулачка, для изготовления промежуточного контура приводит к тому, что нельзя применить оптимальное охлаждение, потому что шлифовальный круг находится в полном контакте со всей площадью вогнутого профиля, а следовательно, и зоны шлифования. Так как в известном способе, согласно 1, для обработки промежуточного контура надо выбрать шлифовальный круг, диаметр которого значительно превышает удвоенный радиус вогнутого участка профиля кулачка, при обработке промежуточного контура невозможно достигнуть равномерного припуска на окончательное шлифование. Это приводит к неизбежному увеличению износа шлифовального круга для окончательного шлифования, а также к увеличению времени окончательного шлифования наружного контура кулачка малым шлифовальным кругом. В основу изобретения положена задача, заключающаяся в создании способа и устройства для шлифования кулачков кулачкового вала, обеспечивающих оптимальный процесс шлифования с точки зрения нагрузки на шлифовальный круг, охлаждения и более равномерный припуск промежуточного контура для окончательного шлифования вогнутой боковой поверхности кулачка. Поставленная задача решается тем, что в способе шлифования кулачков кулачкового вала, имеющих боковые поверхности, с использованием первого и второго шлифовальных кругов для соответственно предварительного и окончательного шлифования, при котором на предварительной стадии шлифования кулачка получают промежуточный контур, согласно изобретению, используют третий шлифовальный круг с диаметром, соответствующим удвоенному радиусу вогнутых боковых поверхностей кулачков, при этом этим шлифовальным кругом предварительно шлифуют вогнутые боковые поверхности при неподвижном кулачке и продольной подаче. Задача решается еще и тем, что в станке для шлифования кулачков кулачкового вала, содержащем суппорт, установленный на станине с возможностью перемещения в радиальном направлении по отношению к шлифуемому кулачковому валу и несущий два шлифовальных шпинделя со шлифовальными кругами для предварительного и окончательного шлифования, согласно изобретению, оба шлифовальных шпинделя установлены в общей передней бабке таким образом, что их оси пересекаются под углом или проходят параллельно друг другу, причем передняя бабка смонтирована с возможностью поворота вокруг оси,перпендикулярной оси кулачкового вала, при этом на шпинделе с кругом для окончательного шлифования установлен третий шлифовальный круг, диаметр которого соответствует удвоенному радиусу вогнутых боковых поверхностей кулачков. Рабочая поверхность третьего шлифовального круга выполнена конической. Шпиндель, несущий третий шлифовальный круг, смонтирован с возможностью разворота относительно оси кулачкового вала на угол, отличный от 0. Согласно изобретению, изготовление промежуточного контура происходит в минимально возможной зоне шлифования между шлифовальным кругом и кулачком, благодаря чему достигается оптимальное охлаждение. Хорошее охлаждение в способе, согласно рассматриваемому изобретению, позволяет повысить производительность, а тем самым снизить время на обработку вследствие малого подвода тепла в зону шлифования заготовки, в связи с чем устраняются нежелательные структурные изменения, шлифовочные трещины и потеря твердости в поверхностной зоне кулачка. Так как диаметр шлифовального круга соответствует приблизительно удвоенному радиусу вогнутого 2 2962 1 участка профиля кулачка, величина припуска для окончательного шлифования кулачка на вогнутом профиле является приблизительно постоянной, если радиус профиля, который надо отшлифовать на кулачке, в основном постоянен. Шлифовальный круг, предназначенный для изготовления промежуточного контура, может быть для этой цели оптимально подобран в отношении размеров круга и технической характеристики, а для окончательного шлифования служит шлифовальный круг с оптимальной технической характеристикой и с оптимальными размерами круга. Подбирая шлифовальный круг для изготовления промежуточного контура и шлифовальный круг для окончательного шлифования, можно свести износ шлифовальных кругов к минимуму. Вспомогательное время для правки шлифовальных кругов тоже становится минимальным, потому что увеличивается интервал между очередными правками. Увеличение интервала между правками приводит к уменьшению расхода шлифовальных кругов, в результате чего уменьшаются затраты на инструмент. Расположение шпинделей в шлифовальной бабке имеет то преимущество, что оба шпинделя смонтированы на совместной направляющей (ось ). Благодаря такому расположению, при котором не требуется вставлять друг в друга две линейные направляющие, можно обеспечить очень высокую жесткость шлифовального суппорта. Так как высокая жесткость шлифовального суппорта и направляющей системы положительно сказывается на точности обрабатываемого изделия, можно достигнуть оптимальных показателей точности размеров и формы окончательно отшлифованных кулачков. Эти высокие значения жесткости направляющей системы повышают надежность процесса, осуществляемого при помощи данного способа, и поэтому имеют своим результатом также уменьшенный износ шлифовальных кругов. На фиг. 1 изображена первая операция способа. На фиг. 2 - вторая операция способа для изготовления модифицированного промежуточного контура. На фиг. 2 А - вид сверху изображенного на фиг. 2 устройства. На фиг. 3 - третья операция способа при изготовлении окончательного контура. На фиг. 4 - вид сверху устройства при применении трех шлифовальных кругов. На фиг. 5 - изображенное на фиг. 4 устройство после поворота шпиндельной бабки. На кулачковом валу 1, на некотором расстоянии, один от другого находятся кулачки 2. Перед изготовлением промежуточного контура кулачок предварительно шлифуют по всей его периферии кругом сравнительно большого диаметра. При этом абразивный слой круга для изготовления промежуточного контура может быть установлен с небольшим углом поднутрения между изделием и боковой поверхностью круга. Благодаря поднутрению во время шлифования промежуточного контура, при котором удаляют довольно большое количество материала по сравнению с окончательным шлифованием вогнутой боковой поверхности, имеет место в основном линейный контакт между наружной поверхностью абразивного слоя и торцом шлифуемой зоны изделия. Это поднутрение может быть выполнено таким образом, что шлифовальный круг поворачивают горизонтально, или же его правят по торцу с небольшим поднутрением. Первым шлифовальным кругом 3 кулачку 2 исходного контура 4 придают промежуточный контур 5. Первый шлифовальный круг 3 имеет сравнительно большой диаметр, например около 400 мм. Для окончательного шлифования применяется второй шлифовальный круг 6 меньшего диаметра. Способ для шлифования вогнутых боковых поверхностей на промежуточном контуре изображен на фиг. 2 и 2 А. Изготовление, промежуточного контура 7, соответствующего вогнутости профиля, производят третьим шлифовальным кругом 8. Этот шлифовальный круг 8 на участке своего абразивного слоя выполнен более узким, чем ширина шлифуемого кулачка 2 в данном примере исполнения третий шлифовальный круг 8 имеет ширину абразивного слоя, например 4 мм, тогда как ширина кулачков кулачковых валов легковых автомобилей составляет обычно примерно 10-20 мм. Шлифование промежуточного контура 7 производят третьим шлифовальным кругом 8 таким образом, что при радиально неподвижном кулачке 2 контур шлифуют продольной подачей в направлении, указанном стрелкой А. Следовательно, промежуточный контур шлифуют без применения врезного шлифования. Направление шлифования промежуточного контура шлифовальным кругом 8 можно предварительно выбрать с помощью станка с ЧПУ. Третий шлифовальный круг 8 имеет диаметр, соответствующий примерно удвоенному радиусу вогнутых боковых поверхностей кулачка 2. Шлифовать промежуточный контур можно с применением поднутрения, благодаря которому достигается в основном линейный контакт боковой поверхности шлифовального круга с изделием. На том же шпинделе 9, несущем шлифовальный круг 8, смонтирован и второй шлифовальный круг 6,диаметр которого всегда меньше, чем у круга 8. Этим вторым шлифовальным кругом 6 кулачку с промежуточным контуром 7 придают окончательный контур 10, как показано на фиг. 3. Вторым кругом 6 малого диаметра можно без труда шлифовать полный наружный контур кулачка с вогнутыми участками до окончательного размера. На фиг. 4 и 5 изображен шлифовальный станок с тремя шлифовальными кругами, кулачковый вал 1 зажат между передней бабкой 11 и задней бабкой 12 и подпирается своими подшипниковыми шейками в люнетах 13. Как видно из фиг. 4 и 5, шлифовальные шпиндели 14 и 9 имеют возможность поворота со 3 2962 1 шлифовальной бабкой 15, как показано стрелкой В. Поворот происходит на угол, например 60, хотя шлифовальная бабка может быть повернута и на другой угол, например, 180. В шпиндельной бабке 15, смонтированной на суппорте, находятся два шпинделя 14 и 9. На шпинделе 14 смонтирован первый шлифовальный круг 3, показанный на фиг. 4 в положении шлифования, когда смонтированный на втором шпинделе 9 комплект шлифовальных кругов, состоящий из второго 6 и третьего 8 кругов, отодвинут от изделия. На фиг. 5 устройство показано после поворота шлифовальной бабки 15. Теперь в рабочем положении находятся круги 8 и 6, а первый круг 3 отодвинут. Под шлифовальной бабкой 15 расположен суппорт с направляющими, а в удлиненной части направляющих размещен привод с ЧПУ для образования подъема кулачка в направлении оси Х в зависимости от вращательного движения (вокруг оси С). Продольная подача кулачкового вала происходит вдоль оси . Управление движениями вдоль осей шлифовального станка осуществляет система ЧПУ. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4