Провівши аналіз існуючих схем обробки, ми зупинилися на схемі, показаній на малюнку 3.1, тобто на шліфуванні сфери чашковими кругами, але ми вестимемо обробку відразу двома інструментами.

Рисунок 3.1 – Схема шліфування конічним кругом

      Даний процес повинен забезпечити знімання припуска, достатнє для досягнення необхідної точності розміру, форми, а так само компенсації погрішностей базування. Дана схема обробки дозволяє використовувати як інструмент конічні діамантові круги з різною зернистістю, що необхідне при обробці керамічних куль, тому саме така схема обробки буде покладена в основу спеціалізованого устаткування для виробництва кульових клапанів промислових кранів.
      Ще однією перевагою є можливість встановити замість інструменту кільце-сідло крана, а замість деталі – чавунний притир і провести обробку кільця, після чого притерти безпосередньо кулю і сідло, застосувавши мелкодисперсный вільний абразив у вигляді пасти.

      Розрахунок необхідних режимів різання при шліфуванні проводитимемо виходячи з умов забезпечення необхідної якості поверхні і точності форми деталі. При розрахунку частоти обертання деталі і інструменту використовуватимемо розрахункову схему (Рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Схема шліфування сферичної поверхні

      З даної схеми бачимо, що напрями векторів лінійних швидкостей на різних точках деталі і інструменту відрізняються. При цьому лінійні швидкості в точках А1 і А4 маю один напрям, тому результуюча швидкість різання визначатиметься різницею окружних швидкостей, і навпаки.
      Для забезпечення необхідної якості обробленої поверхні і стійкості інструменту, максимальна швидкість різання не повинна перевищувати допустиму для даного оброблюваного і інструментального матеріалу. У нашому випадку обробляється конструкційна кераміка на основі оксиду алюмінію (Al2O3) діамантовим абразивним і інструментом, для якого максимальна швидкість різання складає 15 – 20 м/с [1]. При цьому досвід використання даної схеми обробки показує, що якнайкраща якість поверхні на одній і тій же швидкості різання досягається при співвідношенні частот обертання деталі і інструменту : 1/2.
      Шліфування буде проводиться по пружній схемі, а нормальний тиск на оброблюваній поверхні складатиме PN : 0,05 – 0,1МПа, що забезпечить необхідну якість обробленої поверхні. Для визначення складових сили різання скористаємося розрахунковою схемою (Рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Схема розкладання сил різання при обробці

      Знайдемо площу контакту інструменту і деталі по якій розповсюджується тиск з урахуванням наступних допущень: а) контакт деталі і інструменту безперервний за всією площею контакту; б) тиск на деталь з боку інструменту розподіляється рівномірно по всьому майданчику контакту.
      Проведені розрахунки показали, що ефективна потужність шліфування буде:

      Як видно з малюнка 3.2 для обробки деталі необхідно забезпечити три формоутворювальні рухи – два обертальні головні рухи і одну поступальну ходу подачі. Ці рухи (Вz, Ву і Пу) можна реалізувати застосувавши компоновку верстата як на малюнку 3.4. Для підвищення продуктивності і компенсації силових чинників, ми оброблятимемо деталь одночасно з двох сторін двома інструментами.

Рисунок 3.4 – Компонувальна схема верстатної системи для обробки сферичних деталей

      Для обробки сферичних поверхонь деталей на проектованому устаткуванні необхідно забезпечити три формоутворювальні рухи, отже, необхідно розробити кінематичні схеми трьох приводів:
      а) Привід обертання деталі (Рисунок 3.5);
      б) Привід обертання інструменту(Рисунок 3.6);
      в) Привід подачі інструменту(Рисунок 3.7).

Рисунок 3.5 – Кінематична схема приводу обертання деталі

Рисунок 3.6 – Кінематична схема приводу обертання деталі

Рисунок 3.7 – Кінематична схема приводу подач інструменту

      Загальна потужність верстатної системи склала 3,5 кВт.
      Розроблена верстатна система (рисунок 3.8) призначена для шліфування, хонінгування або притирання сферичних поверхонь. Всі ці процеси можуть бути реалізовані на одному і тому ж верстаті після зміни виконавського робочого органу (рухомої інструментальної головки) і перенастроювання на розмір. Це не створить незручностей при експлуатації верстатів в автоматичних лініях, але одночасно уніфікація всіх вузлів значно вартість виробництва і ремонту даних верстатів. Верстат призначений для обробки неповних сферичних поверхонь діаметром (25.55) мм деталей з металів, кераміки і інших матеріалів. При певній модернізації і настройці механічної частини і системи управління він може вбудовуватися в автоматичні лінії обробки деталей, що містять сферичні поверхні.

Рисунок 3.8 – Загальний вид верстата для обробки сферичних поверхонь

      Основними вузлами системи є механізми здійснення обертання і подачі інструменту. Складальне креслення цих механізмів приведене на малюнку 3.9.

Рисунок 3.9 – Збірка хонинговального модуля

      При проектуванні був проведений силовий розрахунок найбільш відповідальних вузлів системи, таких як клиноременная передача, плоскоременная передача, що направляють кочення, черв'ячний редуктор, а також виконаний динамічний розрахунок приводу обертання інструменту. Використовувалася література [2, 3, 4]. Розрахунки підтвердили працездатність основних вузлів що входять до складу верстатної системи.