satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical Universitysat-46Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО РАБОЧЕГО УСИЛИЯ В УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ ПНЕВМОЦЕНТРОБЕЖНОЙ ОБРАБОТКИ ШАРОВИДНЫХ ДЕТАЛЕЙPARAMETER DETERMINATION FOR ADDITIONAL OPERATING FORCE MECHANISM IN DEVICE FOR PNEUMO-CENTRIFUGAL MACHINING OF BALL-SHAPED WORKPIECESСухоцкийА. А.SukhotskyA. A.

Инженер

a.kozeruck@yandex.ruФилоновИ. П.FilonovI. P.

Доктор технических наук, профессор

a.kozeruck@yandex.ruКозерукА. С.KozerukA. S.

Доктор технических наук, профессор

a.kozeruck@yandex.ruФилоноваМ. И.FilonovaM. I.

Кандидат технических наук, доцент

a.kozeruck@yandex.ruБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201430082014044247Copyright © Сухоцкий А.А., Филонов И.П., Козерук А.С., Филонова М.И., 20142014Сухоцкий А.А., Филонов И.П., Козерук А.С., Филонова М.И.Sukhotsky A.A., Filonov I.P., Kozeruk A.S., Filonova M.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/46

Разработана методика оптимизации параметров механизма дополнительного рабочего усилия в устройстве для пневмоцентробежной обработки стеклянных шариков. Характерной особенностью изготовления стеклянных шариков для микрооптики по технологии получения шаровидных деталей являются шлифование и полирование сферической поверхности в свободном состоянии. В этом случае заготовки будущих шариков делают в виде кубиков, которым в результате грубого шлифования придают предварительную форму шара. Прогрессивный прием получения шаровидных деталей из хрупких материалов - это применение метода пневмоцентробежной обработки, при реализации которого используются два соосно установленных большими диаметрами друг к другу конических кольца с абразивными рабочими поверхностями, вдоль которых прокатываются заготовки. Вращение последним сообщается посредством рабочей среды под давлением.

Имеющиеся устройства для пневмоцентробежной обработки пригодны для получения шариков диаметром до 6 мм. Обработка деталей с полными сферическими поверхностями большего диаметра на этих устройствах непроизводительна из-за невозможности обеспечить достаточное усилие на заготовку в рабочей зоне. Поэтому предлагается усовершенствованное устройство, в котором дополнительное усилие на обрабатываемую заготовку создается за счет верхнего рабочего диска, совершающего возвратно-поступательное движение вдоль оси абразивных конических колец. Это движение реализовано с помощью цилиндрического кулачкового механизма в виде кольца с профильным рабочим торцом, на оптимизацию параметров которого направлены исследования авторов.

Получены выражения для расчета определяющих параметров механизма дополнительного рабочего усилия, в частности параметров движения элемента нагружения, основных размеров механизма дополнительного рабочего усилия и параметров профильного элемента механизма дополнительного рабочего усилия.

Метод исследования - математическое моделирование рабочей зоны устройства для пневмоцентробежной обработки.

The paper describes development of the methodology for optimization of parameters for an additional operating force mechanism in a device for pneumo-centrifugal machining of glass balls. Specific feature in manufacturing glass balls for micro-optics in accordance with technological process for obtaining ball-shaped workpieces is grinding and polishing of spherical surface in a free state. In this case component billets of future balls are made in the form of cubes and the billets are given preliminary a form of ball with the help of rough grinding. An advanced method for obtaining ball-shaped work-pieces from brittle materials is a pneumocentrifugal machining. This method presupposes an application of two conic rings with abrasive working surfaces which are set coaxially with large diameters to each other and the billets are rolled along these rings. Rotation of the billets is conveyed by means of pressure medium.

The present devices for pneumo-centrifugal machining are suitable for obtaining balls up to 6 mm. Machining of the work-pieces with full spherical surfaces and large diameter is non-productive due to impossibility to ensure a sufficient force on the billet in the working zone. For this reason the paper proposes a modified device where an additional force on the machined billet is created by upper working disc that is making a reciprocating motion along an axis of abrasive conic rings. The motion is realized with the help of a cylindrical camshaft mechanism in the form of a ring with a profile working end face and the purpose of present paper is to optimize parameters of the proposed device.

The paper presents expressions for calculation of constitutive parameters of the additional operating force mechanism including parameters of loading element motion, main dimensions of the additional operating force mechanism and parameters of a profile element in the additional operating force mechanism.

Investigation method is a mathematical simulation of the operating zone of the device for pneumocentrifugal machining.

рабочее усилиепневмоцентробежная обработкашаровидные деталиметодика расчетаoperating forcepneumo-centrifugal machiningball-shaped work-piecescalculation methodologyReferencesЗубаков, В. Г. Технология оптических деталей / В.Г. Зубаков, М. Н. Семибратов, С. К. Штандель ; под ред. М. Н. Семибратова. - М.: Машиностроение, 1985. - 368 с.Zubakov, V. G., Semibratov, M N., Shtandel, S. K., Semibratov, M. N., Zubakov, V. G. (1985) Technology of Optical Parts. Moscow, Mashinostroenie (in Russian).Филонов, И. П. Управление формообразованием прецизионных поверхностей деталей машин и приборов / И. П. Филонов, Ф. Ф. Климович, А. С. Козерук. – Минск : ДизайнПРО, 1995. - 208 с.Filonov, I. P., Klimovich, F. F., Kozeruk, A. S. (1995) Formation Control of Precision Surfaces of Machine Parts and Devices. Minsk, Publishing House DesignPRO (in Russian).Козерук, А. С. Управление формообразованием прецизионных поверхностей деталей машин и приборов на основе математического моделирования : дис. ... д-ра техн. наук : 05.03.01, 05.02.08 / А. С. Козерук. - Минск, 1997. - 317 л.Kozeruk, A. S. Upravlenie Formoobrazovaniem Pretsizionnykh Poverkhnostei Detalei Mashin i Priborov na Osnove Matematicheskogo Modelirovaniia. Dissertatsiia doktora tekhn. nauk [Formation Control of Precision Surfaces of Machine Parts and Devices on the Basis of Mathematical Simulation Dr. tech. sci. diss. Minsk, 1997 (in Russian).Филонов, И. П. Теоретические основы нового высокоэффективного способа формообразования стеклянных шариков из заготовок некруглой формы / И. П. Филонов, А. С. Козерук, В. И. Чембрович // Оптический журнал. - 1995. - № 3. - С. 40-44.Filonov, I P., Kozeruk, A. S., Chembrovich, V. I. (1995) Theoretical Principles of New Highly-Efficient Formation Method for Glass Balls Made of Out-of-Round Blanks. Optichesky Zhournal [Optical Journal], 3, 40-44 (in Russian).Козерук, А. С. Исследование процесса формообразования стеклянных шариков при сложно м движении инструментов / А. С. Козерук, М. Г. Киселев, М. И. Филонова // Оптический журнал. - 1996. - № 12. - С. 58-61.Kozeruk, A. S., Kiselev, M G., Filonova, M I (1995) Investigation of Formation Process for Glass Balls with Complicated Tool Motions. Optichesky Zhournal [Optical Journal],Козерук, А. С. Исследование и оптимизация процесса обработки шариков для микрооптики / А. С. Козерук, И. П. Филонов, В. И. Чембрович // Оптический журнал. - 1997. - Т. 64, № 6. - С. 110-112.58-61 (in Russian).Филонов, И. П. Кинетика формообразования шариков для микрооптики в поле сил инерции / И. П. Филонов, А. С. Козерук, В. И. Чембрович // Оптический журнал. - 1997. - Т. 64, № 6. - С. 40-44.Kozeruk, A. S., Filonov, I P., Chembrovich, V. I (1997) Investigations and Optimization of Ball Machining Process for Micro-Optics. Optichesky Zhournal [Optical Journal], 64 (6), 110-112 (in Russian).Козерук, A. C. Формообразование прецизионных поверхностей / А. С. Козерук. – Минск : ВУЗ-ЮНИТИ- БГПА, 1997.- 182 с.Filonov, I. P., Kozeruk, A. S., Chembrovich, V. I. (1997) Kinetics Control of Ball Formation for Micro-Optics in the Field of Inertia Forces. Optichesky Zhournal [Optical Journal], 64 (6), 40-44 (in Russian).Инструмент для обработки шариков : пат. № 5049 Респ. Беларусь, МПК7 В 24В 11/02 / А. С. Козерук, А. А. Сухоцкий, М. И. Филонова ; заявитель Белорусский нац. техн. ун-т. - № а 19981053; заявл. 20.11.98; опубл. 30.03.03 // Афіцыйны бюл. / Нац. центр інтэлектуал. улас- насці. - 2003. - № 4. - С. 170.Kozeruk, A. S. (1997) Precision Surface Formation. Minsk: Publishing House VUZ-UNITI-BGPA (in Russian).Теория механизмов и машин. Проектирование : учеб. пособие для машиностроительных специальностей вузов / под ред. И. Кульбачного. - М. : Высш. шк., 1970. - 288 с.Kozeruk, A. S., Sukhotsky, A. A., Filonova, M. I. (2003) Tool for Ball Machining. Patent Republic of Belarus No ? 19981053. Ofitsial'nyi Biulleten'. Izobreteniia. Poleznye Modeli. Promyshlennye Obraztsy [Official Bulletin. Invention. Utility Models. Industrial Designs], 4 (in Russian).Kulbachny, I (1970) Theory of Mechanisms and Machines. Designing. Moscow, Higher School (in Russian).Kulbachny, I (1970) Theory of Mechanisms and Machines. Designing. Moscow, Higher School (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.