Шлифование шариков из натурального камня планетарным движением инструмента

Abstract

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.