Патент на изобретение №2192344
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПРОДОЛЬНО-ПРЕРЫВИСТЫЙ СБОРНЫЙ ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ
(57) Реферат: Изобретение относится к изготовлению абразивных инструментов для глубинного периферийного шлифования материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин, и предназначено для осуществления шлифования деталей с регулированием теплового потока, направленного в деталь. Продольно-прерывистый сборный шлифовальный круг выполнен в виде закрепленных на общем корпусе с осевым зазором один относительно другого абразивных дисков, количество которых выбирают четным. При этом диски изготовлены в виде усеченных круглых цилиндров, у которых один торец наклонен под острым углом  к плоскости, перпендикулярной оси вращения. Диски попарно установлены неуравновешенными частями в противофазе, диаметрально противоположно и скошенными торцами друг к другу так, что последние параллельны и находятся внутри круга. Зазор между дисками может быть отрегулирован с помощью проставочных шайб. Его величину, которая зависит от наружного диаметра и минимальной высоты абразивного диска, определяют по приведенной формуле. В результате повышаются качество и производительность обработки. 7 ил.
Изобретение относится к изготовлению абразивных инструментов для глубинного периферийного шлифования материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин, и предназначено для осуществления шлифования деталей с регулированием теплового потока, направленного в деталь. Известен сборный шлифовальный круг, выполненный в виде закрепленных на общем валу с осевым зазором один относительно другого и наклонных к плоскости вращения абразивных дисков [1]. Недостатками известного круга являются сложность процесса обработки этим кругом, так как при шлифовании широких поверхностей необходимо осуществление продольной и поперечной подач. При шлифовании же только с поперечной подачей места стыков дисков на обрабатываемой поверхности оставляют дефекты, что недопустимо. При этом конструкция круга не позволяет предварительно определить осевые зазоры между абразивными дисками и угол наклона их для установления оптимальных режимов резания. Кроме того, наклонные диски вызывают динамический дисбаланс и неуравновешенность, которые усугубляются в связи с быстрым износом остроугольных приторцовых частей дисков, работающих как прерывистые круги и испытывающих большую нагрузку. Известен сборный шлифовальный круг, выполненный в виде закрепленных на общем валу с осевым зазором один относительно другого и наклонных к плоскости вращения абразивных дисков, которые развернуты один относительно другого на 1/N часть оборота, где N – количество дисков в наборе, при этом величина осевого зазора определяется по приведенной формуле [2]. Недостатком известного круга является быстрое снижение виброустойчивости по мере его износа, т. к. наклонные диски вызывают динамический дисбаланс и неуравновешенность, которые усугубляются в связи с быстрым износом остроугольных приторцовых частей дисков, работающих как прерывистые круги и испытывающих большую нагрузку по сравнению со средними непрерывно работающими частями. Все это снижает качество и производительность обработки. Задачей изобретения является повышение качества, производительности и упрощение процесса обработки, снижение динамической неуравновешенности и теплонапряженности шлифования, а также использование достоинств прерывистой абразивной обработки при непрерывном резании. Поставленная задача решается с помощью предлагаемого продольно-прерывистого сборного шлифовального круга, выполненного в виде закрепленных на общем корпусе с осевым зазором один относительно другого абразивных дисков, при этом берут четное количество дисков, изготовленных в виде усеченных круглых цилиндров, у которых один торец наклонен под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, при этом диски попарно устанавливают неуравновешенными частями в противофазе, диаметрально противоположно и скошенными торцами друг к другу так, что последние параллельны и находятся внутри круга, и с возможностью регулирования зазора между ними с помощью проставочных шайб, а осевой зазор Z определяют по формулеZ = Bmin+(D  tg)/2,где D и Вmin – соответственно наружный диаметр и минимальная высота абразивного диска; Z – осевой зазор между абразивными дисками, который рекомендуется предварительно принять не менее Z  1,5 Вmin.
Сущность конструкции предлагаемого продольно-прерывистого сборного шлифовального круга поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично показан продольно-прерывистый сборный шлифовальный круг, вид сбоку, продольный разрез; на фиг.2 – общий вид сбоку, круг настроен с максимальным осевым зазором Z; на фиг.3 – общий вид сбоку, круг настроен с минимальным осевым зазором Z; на фиг.4 – вид с торца по А на фиг.1; на фиг. 5 – вид с торца по Б на фиг.1; на фиг.6 – разрез по В-В на фиг.1 (повернуто на 180o); на фиг.7 – развертка следов абразивных дисков на обрабатываемой поверхности заготовки.
Предлагаемый продольно-прерывистый сборный шлифовальный круг состоит из единичных абразивных дисков, закрепленных на общем корпусе с осевым зазором Z один относительно другого. Абразивные диски 1 и 2, количество которых четное и зависит от конкретных условий обработки (например, широких поверхностей заготовки и т.п.), крепятся на шпинделе 3 через корпус 4. Особенность конструкции абразивных дисков 1 и 2 состоит в том, что они, во-первых, выполнены в виде усеченных круглых цилиндров, у которых один торец наклонен под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, а, во-вторых, ступица выполнена с параллельными торцами, перпендикулярными оси вращения. Такая конструкция абразивных дисков позволяет компактно расположить их в сборном круге, но требует специальной формовки при их изготовлении, при этом они взаимозаменяемы и применяются парами. Наличие неуравновешенной части требует с целью повышения динамической уравновешенности работу этих дисков только парами. Пара абразивных дисков может быть установлена как обычные шлифовальные круги на шпинделе с помощью стандартного крепления с нулевым осевым зазором, т.е. они универсальны.
Корпус 4 слева (согласно фиг.1) имеет посадочную шейку для базирования одного абразивного диска 1 и неподвижного крепления его гайкой 5, а справа – шейку с резьбовым окончанием для установки другого диска 2 с возможностью регулирования осевого зазора Z между дисками. Второй диск 2 закрепляется неподвижно на фланце 6 с помощью гайки 7, при этом сам фланец 6 устанавливается на правую шейку корпуса 4 с возможностью регулирования осевого зазора Z между дисками с помощью сменных проставочных шайб 8. Диски 1 и 2 устанавливаются неуравновешенными частями в противофазе, диаметрально противоположно и скошенными торцами внутрь друг к другу так, что последние параллельны. Сохранение ориентации диска 2 в данном окружном положении при зажиме осуществляется шпонкой 9. Крепление фланца 6 с диском 2 на корпусе 4 осуществляется гайкой 10 и контргайкой 11.
Известно [3] , что снизить теплонапряженность процесса шлифования можно путем использования прерывистых кругов, имеющих на периферийной режущей поверхности впадины и выступы.
При работе предлагаемой конструкции круга также происходит прерывание процесса резания для ряда поперечных сечений обрабатываемой заготовки, например сечения Г-Г, Д-Д и др. (см. фиг.7). Это прерывание обеспечивается как благодаря наклону внутренних торцов абразивных дисков к оси вращения, так и осевому зазору Z между ними.
С позиций оптимальной теплонапряженности, учитывая износостойкость, динамику и режущую способность, опыт [3] эксплуатации прерывистых кругов показал, что соотношение впадин и выступов должно быть не более 0,5.
Для предлагаемой конструкции продольно-прерывистого сборного шлифовального круга это значит, что отношение площади SZ, не контактирующей с кругом за его один оборот, к площади S контакта абразивных дисков с обрабатываемой поверхностью, т. е. площади резания (заштрихованные поверхности, внутри ограниченные синусоидами, см. фиг.7), равно 0,5SZ/S=0,5. Площадь S контакта абразивных дисков с обрабатываемой поверхностью за один оборот круга состоит из суммы площадей контактов каждого диска и равна S = S1+S2 =  D(Bmax+Bmin),где Bmax, Bmin, D – соответственно максимальная и минимальная высоты и наружный диаметр усеченных абразивных дисков 1 и 2. При этом Bmax = Bmin+Dtg .Площадь Sz осевого зазора с некоторой достаточной степенью точности равна Sz  DZ,где Z – осевой зазор между абразивными дисками. Тогда, подставив значения площадей, определим осевой зазор и угол наклона скошенных торцов дисков Z = Bmin+(Dtg )/2; = arctg[2(Z-Bmin)/D].Осевой зазор Z между абразивными дисками рекомендуется при предварительной первоначальной установке принимать не менее Z 1,5 Bmin.
Таким образом, температура в средней зоне шлифования сборного круга для конкретного поперечного сечения заготовки понижается, так как обработка производится с определенными интервалами и продолжительность резания между этими интервалами сделана меньше времени теплового насыщения металла, а за время разрыва процесса происходит охлаждение поверхности детали.
Под тепловым насыщением понимают такое состояние поверхности, когда ее температура достигает максимума и сохраняется определенное время. При этом состоянии возможно образование дефектов, ухудшающих эксплуатационные свойства деталей.
За счет интервалов, полученных как благодаря наклону внутренних торцов абразивных дисков, так и осевому зазору между дисками, разрыва процесса удается заметно снизить температуру в зоне резания и избежать появления дефектов шлифования.
Поэтому предлагаемый продольно-прерывистый сборный шлифованый круг позволяет ужесточить режимы резания с гарантией бесприжоговой обработки, улучшить качество и повысить производительность. Предлагаемая конструкция сборного шлифовального круга предусматривает в процессе обработки перекрытие зон резания абразивных дисков друг другом, пока реализуется соотношениеBmах > Bmin+Z. Это благоприятно отражается на процессе шлифования. По мере износа и правки круга и уменьшения его наружного диаметра D величина Вmах уменьшается, а Вmin – увеличивается. При равенстве левой и правой частей соотношения и при уменьшении левой части Вmах  Вmin+Zзоны резания абразивных дисков не перекрывают друг друга, что нежелательно, так как требуется снижение режимов резания и, в частности, уменьшение продольной подачи. Поэтому необходимо через определенное время изменить, а именно уменьшить, осевой зазор Z между дисками с целью сохранения перекрываемости зон резания абразивных дисков друг другом. Изменение осевого зазора осуществляется путем замены проставочной шайбы 8. Предлагаемый продольно-прерывистый сборный шлифовальный круг, составленный из парных абразивных дисков с осевым зазором Z и скошенными под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, внутренними торцами, позволяет совместить достоинства прерывистого шлифования с обычным традиционным – сплошными кругами.
При этом увеличивается прочность инструмента, так как наружные торцы сборного круга перпендикулярны оси вращения, виброустойчивость процесса и площадь резания, захватываемая составным кругом с осциллирующей средней частью, качество и производительность.
Кроме того, снижается расход абразива на единицу съема металла.
Работа продольно-прерывистого сборного шлифовального круга заключается в следующем. После сборки, при которой единичные абразивные диски 1 и 2 устанавливают и закрепляют с помощью гаек 5, 7, 10 и 11, причем осевой зазор Z устанавливают набором проставочных шайб 8, производят правку круга известными способами.
Шпинделю со сборным шлифовальным кругом сообщают вращательное движение, заготовке – движения подачи вдоль и поперек обрабатываемой поверхности при обработке плоскостей, или заготовку вращают и передают относительное движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности и врезание на каждый одинарный или двойной ход стола при круглом шлифовании. Наличие угла наклона внутренних торцов абразивных дисков и зазора между ними обеспечивают открытый доступ СОЖ в зону резания.
Предлагаемый круг обеспечивает снижение величины шероховатости обрабатываемой поверхности на 1-2 класса и расширение технологических возможностей за счет осцилляции и прерывистой в продольном направлении режущей рабочей поверхности круга. При этом улучшаются условия резания, самозатачиваемости и подачи СОЖ, позволяющие повысить качество и производительность обработки.
Проводили обработку отверстия втулки на внутришлифовальном станке мод. 3К228В. Материал обрабатываемой заготовки – сталь 45 ГОСТ 1050-88, НВ 260, диаметр обрабатываемого отверстия – 130 мм, длина – 65 мм, режущий инструмент – абразивные диски 24А 25П С2 5 К8 А. Режимы обработки: скорость заготовки – 40,8 м/мин (100 мин-1), скорость вращения инструмента – 31,4 м/с, частота вращения инструмента – 6000 мин-1, минутная продольная подача – 5390 мм/мин, поперечная подача круга – 0,012 мм/дв. ход.
Количество абразивных дисков в сборном шлифовальном круге – 2, форма абразивного диска – усеченный круглый цилиндр D=100 мм, Вmin=6,5 мм, Z=9,75 мм, угол наклона торца к плоскости, перпендикулярной оси вращения диска, = 3o42′.
Охлаждающая жидкость – эмульсия. Обработку осуществляли за 20 проходов.
Абразивная обработка предлагаемым продольно-прерывистым шлифовальным кругом позволила в 2,5 раза увеличить подачу на двойной ход, при котором получена качественная обработанная поверхность требуемой шероховатости (Ra= 0,63 мкм) без дефектов, прижогов и микротрещин.
Затраченное на обработку время – То=0,42 мин по сравнению с То=1,2 мин – при обработке обычным кругом позволяет судить о том, что предлагаемый круг повышает производительность в 2,5-3 раза благодаря преимуществам прерывистого шлифования при непрерывном процессе.
Использование осцилляции в средней части зоны резания и прерывание последней в продольном направлении позволяет ужесточить режимы резания, снизить теплонапряженность шлифования, повысить виброустойчивость и динамическую уравновешенность благодаря наружным торцам сборного круга, которые перпендикулярны оси вращения, и установки абразивных дисков неуравновешенными частями в противофазе.
Предлагаемый продольно-прерывистый сборный шлифовальный круг может найти применение на любых металлообрабатывающих предприятиях, занимающихся шлифованием труднообрабатываемых материалов, и позволяет в результате изменения осевого зазора между единичными дисками, из которых составлен сборный круг, угла наклона внутренних торцов дисков и установки их неуравновешенными частями в противофазе диаметрально противоположно повысить производительность обработки за счет оптимизации теплонапряженности процесса при обработке различных материалов и качество процесса за счет осцилляции средней части зоны резания.
Источники информации1. Патент США 1976233, МКИ 51-34, опубл. 1934. 2. А.С. 689823, МКИ В 24 D 5/00. Сборный шлифовальный круг. Курносов А. Д. Борисов В.А. Заявка 2530982/25-08, заяв. 28.09.77, опубл. 05.10.79, Бюл. 37 – прототип. 3. Якимов А. В. Оптимизация процессов шлифования. М.: Машиностроение, 1975, с. 45-58. Формула изобретения
к плоскости, перпендикулярной оси вращения, при этом диски попарно устанавливают неуравновешенными частями в противофазе, диаметрально противоположно и скошенными торцами друг к другу так, что последние параллельны и находятся внутри круга, и с возможностью регулирования зазора между ними с помощью проставочных шайб, а осевой зазор Z определяют по формулеZ = Bmin+(D tg)/2,где D и Вmin – соответственно наружный диаметр и минимальная высота абразивного диска; Z – осевой зазор между абразивными дисками, который рекомендуется предварительно принять не менее Z 1,5 Вmin.
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 14.02.2003
Извещение опубликовано: 20.11.2004 БИ: 32/2004
|
||||||||||||||||||||||||||
