Шлифование шариков из натурального камня планетарным движением инструмента

В статье приведены схема модернизированного станка с планетарным движением инструмента для шлифования шариков из цветного камня и результаты испытания при обработке серпентинита. Существуют различные способы и устройства для обработки металлических шариков абразивными методами, применяемые в производстве подшипников. Эти устройства имитируют работу упорного подшипника. Один из инструментов содержит V-образный желоб, в котором получают преимущественно двухосное вращение обрабатываемые заготовки. Количественными критериями для оценки процесса обработки шариков являются производительность, точность геометрических размеров, сферической формы и шероховатость поверхности. В настоящее время находят также применение шарики из неметаллических материалов: керамики, стекла, ситаллов и камней, которые отличаются от стальных своими физико-механическими свойствами, в первую очередь такими, как хрупкость и меньшая прочность. Особенно это ощутимо при обработке минералов, применяемых в ювелирной промышленности, которые отличаются структурой, наличием слоистости, внутренних дефектов и пр. Все это вызывает необходимость выполнения обработки подобных материалов при режимах, отличающихся от режимов обработки стальных шариков (меньших усилиях давления, скоростей). Однако вопросам, посвященным методам обработки шариков из хрупких материалов, в том числе ювелирных камней, уделено недостаточное внимание. Во многих случаях необходимые способы и условия обработки таких материалов определяются повсеместно на практике методом проб и ошибок. Возрастающий объем производства шариков для изготовления ювелирных украшений из натурального камня вызывает необходимость проведения комплексных исследований и обобщения результатов этих исследований для разработки рекомендаций для их практического применения. В настоящей работе предложен метод обработки шариков в устройстве, обеспечивающем планетарное движение шариков за счет того, что дискообразный инструмент получает периодический поворот от действия силы трения, возникающей при касании его боковой поверхности со столом, совершающим планетарное движение. В результате шарики, расположенные в конических гнездах диска, получают ускоренное движение и катятся по циклоидной траектории. Дополнительный путь, который проходят шарики за одинаковое время, а также изменение соотношения углов поворота шариков вокруг своих трех осей создают условия для повышения производительности и точности обработки. Эксперименты были проведены на опытной установке при обработке заготовок из серпентинита, который относится к группе мягких камней. Результаты работы показали, что время обработки партии на каждой операции шлифования деталей до достижения стабилизации размеров не превышает 30 мин. Величина съема припуска, степень достижения необходимой точности размеров шариков и шероховатость определяются размером абразивного зерна.

1. Олендер, Л. А. Технология и оборудование шарикового производства / Л. А.Олендер. Минск: Вышэйш. шк., 1974. 336 с.

2. Алмазная доводка керамических шаров из карбида бора / С. В. Сохань [и др.] // Оборудование и инструмент. 2018. № 3. C. 54–57. URL: https://www.informdom.com/uploads/metal/18_3/54_Almaznaya_dovodka_2018_3.pdf/.

3. Собчак, Н. Энциклопедия минералов и драгоценных камней / Н. Собчак, Т. Собчак. СПб.: Нева; М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2002. 479 с.

4. Синкенкес, Дж. Руководство по обработке драгоценных и поделочных камней / Дж. Синкенкес. М.: Мир, 1998. 423 с.

5. Ящерицын, П. И. Тонкие доводочные процессы обработки деталей машин и приборов / П. И. Ящерицын, А. Г. Зайцев, А. И. Барботько. Минск: Наука и техника, 1976. 328 с.

6. Патент BY 1444, МПК6 B 24 B 11/02. Способ обработки шариков: № 525: заявлено 19.07.1993: опубл. 16.12.1996 / К. Г. Щетникович; заявитель: К. Г. Щетникович. 2 с.

7. Щетникович, К. Г. Кинематика шариков при тонком шлифовании между несоосными дисками в конических отверстиях / К. Г. Щетникович, М. Г. Киселев // Вестник Белорусского национального технического университета. 2009. №. 3. С. 39–45.

8. Михнев, Р. Л. Оборудование оптических цехов: учеб. для техникумов / Р. Л. Михнев, С. К. Штандель. М.: Машиностроение, 1991. 367 с.

9. Патент RU 1510250, МКИ В24 В 11/02 (2006.01). Способ шлифования шариков: № 4242987/08: заявлено 13.05.1987: опубл. 10.12.1995 / Л. Н. Васин, И. А. Коробченко. 7 с.

10. Авторское свидетельство SU 1572794, МПК B24B 11/02(2006.01). Способ обработки шариков из оптических материалов: № 4436255: заявлено 30.03.1988: опубл. 23.06.1990 / Н. Н. Николаев, С. П. Оробинский, Т. М. Акрамовская. URL: https://yandex.ru/patents/doc/SU1572794A1_19900623.

11. Авторское свидетельство SU 1787747, МПК В24В 11/02 (2006.01). Способ обработки шариков: № 4839688: заявлено 1990.06.14.06.1990: опубл: 15.01.93 / К. Г. Щетникович, Б. Б. Стальмошонок. URL: https://yandex.ru/patents/doc/SU1787747A1_19930115.

12. Авторское свидетельство SU1713819 МПК B29C 37/02(2006.01). Устройство для обработки шариков: №4842378: заявлено 12.04.1990: опубл. 23.02.92 /А. С. Лобанкин. URL: https://yandex.ru/patents/doc/SU1713819A1_19920223.