Патент на изобретение №2204472

(54) ПЛАНШАЙБА ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению. Планшайба для крепления шлифовального круга содержит корпус и два полуфланца. Один полуфланец снабжен крышкой и установлен в корпусе на подшипниках. В направляющих полуфланца и крышки установлены каретки, подпружиненные относительно корпуса и связанные с упругими элементами. Направляющие выполнены радиально, а упругие элементы – переменной ширины, уменьшающейся от периферии планшайбы в соответствии с приведенной расчетной формулой. При работе шлифовального круга каретка перемещается в направляющих. Изменяется расстояние от оси планшайбы до каретки, что приводит к изменению окружной жесткости упругой связи между шлифовальным кругом и корпусом. Изменение окружной жесткости планшайбы обеспечивается подбором сечения упругих элементов. Шлифование с использованием данной планшайбы позволяет улучшить качество обрабатываемой поверхности за счет минимизации динамики изменения макрогеометрии рабочей поверхности шлифовального круга. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению.

Известна планшайба для крепления шлифовального круга, содержащая корпус и два фланца, один из которых жестко установлен на корпусе, а другой связан с корпусом посредством упругих элементов (а.с. СССР 994234, В 24 В 45/00, 1980).

Недостатком известного устройства является возможность возникновения автоколебаний, что снижает качество обрабатываемой поверхности.

Наиболее близкой по технической сущности является планшайба для крепления шлифовального круга, содержащая корпус и два полуфланца, один полуфланец снабжен крышкой и установлен в корпусе на подшипниках, в направляющих полуфланца и крышки установлены подпружиненные относительно корпуса каретки, связанные с упругими элементами (авт.св. СССР 1020216, В 24 В 45/00, 1981).

Известная конструкция не позволяет осуществлять адаптивное изменение окружной жесткости планшайбы в зависимости от изменения в процессе шлифования макрогеометрии рабочей поверхности круга. Это не обеспечивает временную стабильность характеристик процесса шлифования, приводит к потере режущих свойств инструмента, ухудшает качество обрабатываемой поверхности.

Задачей изобретения является повышение качества обрабатываемой поверхности за счет минимизации динамики изменения макрогеометрии рабочей поверхности шлифовального круга.

Поставленная цель достигается тем, что в планшайбе для крепления шлифовального круга, содержащей корпус и два полуфланца, один полуфланец снабжен крышкой и установлен в корпусе на подшипниках, в направляющих полуфланца и крышки установлены подпружиненные относительно корпуса каретки, связанные с упругими элементами, причем направляющие выполнены радиально, а упругие элементы выполнены переменной ширины, уменьшающейся от периферии в соответствии в выражением
a_i = c²_кl_i
где a_i – ширина упругого элемента на расстоянии l_i от оси планшайбы;
с – постоянная величина;
_к – частота вращения шлифовального круга;
l_i – длина упругого элемента от оси планшайбы до каретки.

Известна планшайба для крепления шлифовального круга, содержащая корпус и прижимные фланцы, причем между фланцами и корпусом установлены с возможностью перемещения в радиальном направлении упругие элементы в виде пластин, равномерно расположенные по периферии корпуса планшайбы (а. с. СССР 685483, В 24 В 45/00, 1976). Данное устройство не учитывает динамику изменения макрогеометрии рабочей поверхности шлифовального круга во времени.

В предлагаемом техническом решении минимизация динамики изменения макрогеометрии рабочей поверхности шлифовального круга во времени обеспечивается выполнением условия
= _кn/2 (1)
где – частота крутильных колебаний планшайбы;
_к – частота вращения шлифовального круга;
n – целое число (n = 1, 2, 3,…).

Значение определяется из выражения

где – частота крутильных колебаний планшайбы;
Е – модуль упругости материала упругого элемента;
а – ширина упругого элемента;
h – толщина упругого элемента;
N – количество упругих элементов;
l – длина упругого элемента;
J_о – осевой момент инерции упруго закрепленной части планшайбы.

Подставляя (2) в (1) и преобразуя, получим
а = с_к ²l,
где а – ширина упругого элемента;
с – постоянная величина;
_к – частота вращения шлифовального круга;
l – длина упругого элемента от оси планшайбы.

На фиг.1 изображена планшайба, разрез; на фиг.2 крышка полуфланца.

Планшайба содержит корпус 1, полуфланец 2 с крышкой 3 и полуфланец 4. Полуфланцами 2 и 4 зажимается шлифовальный круг 5. Полуфланец 2 и крышка 3 имеют направляющие 6, в которых установлены подвижные в радиальном направлении каретки 7. Каретки 7 подпружинены относительно корпуса 1 и связаны с упругими элементами 8. Ширина упругих элементов 8 уменьшается от периферии к оси планшайбы в соответствии в выражением
а_i = с_к ²l_i,
где а_i – ширина упругого элемента на расстоянии l_i от оси планшайбы;
с – постоянная величина;
_к – частота вращения шлифовального круга;
l_i – длина упругого элемента от оси планшайбы до каретки.

Полуфланец 2 установлен в корпусе 1 на подшипниках для обеспечения угловых колебаний шлифовального круга. Удержание кареток 7 при установившемся вращении планшайбы обеспечивается подбором жесткости пружин.

При работе шлифовального круга 5 каретка 7 перемещается в направляющих 6. Изменяется расстояние от оси планшайбы до каретки 7, что приводит к изменению окружной жесткости упругой связи между шлифовальным кругом 5 и корпусом 1. Изменение окружной жесткости планшайбы определяется характеристиками шлифовального круга 5, обрабатываемого материала, условиями реализации процесса шлифования и обеспечивается подбором сечения упругих элементов 8. В процессе шлифования круг совершает крутильные колебания, обусловленные процессом резания.

Пример конкретного выполнения.

На станке 3Г71М установлена планшайба с двумя упругими элементами (N = 2) толщиной h = 3 мм из материала модуль упругости которого Е = 2010¹⁰ Н/м². Частота вращения шпинделя _к = 301,6 рад/с. При J_о = 10^-2 Н/(мс²) расстояние от оси планшайбы до каретки в установившемся режиме работы равно l_i = 63,9 мм. Ширина упругого элемента в этом месте: а_i = 5,38 мм. Шлифовались плоские образцы из стали 12Х2Н4А на режимах: глубина – 0,03 мм, скорость стола – 9 м/мин.

Шлифование с использованием данной планшайбы позволяет улучшить качество обрабатываемой поверхности.

Формула изобретения

Планшайба для крепления шлифовального круга, содержащая корпус и два полуфланца, один из которых снабжен крышкой и установлен в корпусе на подшипниках, а в направляющих полуфланца и крышки установлены каретки, подпружиненные относительно корпуса и связанные с упругими элементами, отличающаяся тем, что направляющие выполнены радиально, а упругие элементы – переменной ширины, уменьшающейся от периферии планшайбы в соответствии с выражением
a_i = c²_kl_i,
где a_i – ширина упругого элемента на расстоянии 1_i от оси планшайбы;
с – постоянная величина;
_k – частота вращения шлифовального круга;
l_i – длина упругого элемента от оси планшайбы до каретки.

РИСУНКИ