СПОСОБ ДВУСТОРОННЕГО ТОРЦОВОГО ШЛИФОВАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B24B7/17 

Изобретение относится к механической обработке и может быть использовано при торцевом шлифовании различных материалов, преимущественно при двустороннем шлифовании дисковых кольцевых заготовок.

Известен способ [1] по которому шлифование осуществляется кругом с наклонными относительно оси инструмента канавками с подачей СОЖ в зону резания. Основным недостатком этого способа является невозможность использования прерывистой рабочей поверхности инструмента в качестве направляющей при двустороннем шлифовании.

Известен способ [2] по которому детали перемещают вдоль оси шлифовального круга с заданной величиной продольной подачи и глубиной резания, позволяющих значительно снизить время контакта инструмента с заготовкой. Однако эти режимы не учитывают специфику технологии двустороннего шлифования.

Ближайшим аналогом является способ [3] по которому обрабатываемое изделие перемещают вдоль торца абразивного инструмента, выполненного в виде двух соосно установленных кругов с различной режущей способностью, при этом скорость вращения внутреннего круга составляет 0,8.1,0 скорости наружного круга. Это позволяет снизить время контакта инструмента с заготовкой в области низких скоростей и устранить засаливание кругов. Однако для осуществления этого способа требуется специальное станочное оборудование.

Изобретение решает задачу сокращения времени контакта круга с заготовкой в зоне повышенного засаливания за счет прерывистого резания и соответствующих расчетных режимов шлифования на используемом в настоящее время станочном оборудовании.

Для этого при двустороннем торцовом шлифовании заготовок, преимущественно дисковых с центральным отверстием, их перемещают в диаметральном направлении между двумя вращающимися абразивными кругами с концентрично расположенными абразивными и безабразивными зонами, причем безабразивные зоны на торцах кругов образуют канавками переменного шага, а продольную подачу заготовок рассчитывают по формуле

где V_s продольная подача заготовок, м/с;
n частота вращения круга, С^-1;
B ширина дисковой заготовки, м;
b превышение ширины заготовки над шириной канавки на торце круга, м.

Наличие канавок на рабочей поверхности круга позволит накапливать в их полости СОЖ, поступающую при поливе сверху и через центральное отверстие в круге за счет центробежных сил при вращении круга, а также продукты шлама и одновременно способствуют отводу шлама вместе с частью использованной СОЖ. При черновом двустороннем шлифовании с большими съемами металла и соответственно с большим расходом абразивного материала рабочая поверхность круга должна предусматривать определенные "карманы" для отходов круга и металла, которые из-за плотного контакта заготовки с инструментом не удаляются из зоны резания, а размазываются на поверхности круга, засаливая его. На примере обработки дисков трения типоразмера 380х310х7 определен объем металла и абразива, снимаемого при резании. При скорости движения подачи V_s 0,133 м/с и глубине резания t 0,05; 0,1; 0,15 мм удельный съем металла Q_м и удельный расход абразива Q_a составляют соответственно
Q_м1=0,66 см³/с=5,1 г/с Q_a1=1 г/с
Q_м2=1,3 см³/c=10 г/c Q_a2=2 г/с
Q_м3=1,96 см³/c=15 г/с Q_a3=3 г/c
Объем канавки по мере износа круга меняется (т.к. уменьшается h глубина канавки), поэтому рассчитаем среднюю величину объема при h 30 мм.

Для зоны повышенного засаливания объем канавки
.

Таким образом, объем канавки даже в этой зоне является достаточным для накапливания СОЖ и продуктов шлама, объем других канавок будет большим за счет увеличенных значений радиусов t_j шагов, на которых выполняются эти канавки.

На фиг. 1 дана схема обработки, на фиг. 2 вид в плане шлифовального круга с концентричными переменного шага канавками; на фиг. 3 вид А-А фигуры 2, где 1 планшайба, к которой крепится шлифовальный круг; 2 шлифовальный круг; 3 крепежные гайки. Глубина канавок ограничивается высотой запрессованных в круг крепежных гаек и допустимой величиной изношенной части рабочей высоты круга, берется равной h 0,7 Н, где h высота канавки, Н - высота круга.

Шаг, на котором выполнена канавка в зоне засаливания, ; шаг, на котором выполнены остальные канавки, t_j=R_кр(1-0,2•j), где t_o шаг канавки в зоне повышенного засаливания, R_кр радиус круга, j номер канавки, начиная от периферии круга.

Для устранения явлений засаливания рабочей поверхности шлифовального круга необходимо режим резания выбирать таким образом, чтобы контакт абразивного зерна с металлом не превышал 1/3 части оборота инструмента, в остальное время зерно должно остывать. В зоне, где совпадают оси инструмента и заготовки, контакт зерна с металлом не прерывается в течение i оборотов. Число этих оборотов зависит от ширины диска В R_н-R_в, где R_н - наружный диаметр диска, м; R_в внутренний диаметр диска, м,
и от величины скорости подачи V_s, м/с.

Таким образом, i=B:(V_s/n), т.е. если величина отношения V_s/n это путь, пройденный зерном за 1 оборот, то необходимо, чтобы путь, который зерно находится в контакте, составил третью часть этого отношения . Так как ширина дисковых заготовок такова, что выполнить данное условие зачастую невозможно, желательно на всей торцевой поверхности, а в зоне, где совпадают оси инструмента и заготовки обязательно, выполнять канавки, которые обеспечат прерывистое резание. При этом ширина канавки должна быть выбрана из условия незападания диска при движении его по рабочей поверхности круга. При наличии канавок путь, пройденный зерном, равен половине разности ширины диска и ширины канавки. Поэтому для расчета скорости продольной подачи необходимо выполнять условие .

Отсюда рассчитываем величину продольной подачи, обеспечивающей условия, для оптимальной работы зерна в зоне повышенного засаливания:

Cпособ двустороннего торцового шлифования испытан в производственных условиях. Результаты испытаний показали, что брак по прижогу и короблению дисков снизился с 3.15% до 0,8.0,9% увеличилась стойкость кругов в 2 раза. Способ значительно снижает засаливаемость рабочей поверхности кругов, улучшает условия отвода шлама из зоны резания, улучшает качество обработанной поверхности.

Использование: при механической обработке металлов и сплавов, преимущественно при торцовом двустороннем шлифовании дисковых заготовок с центральным отверстием. Сущность: способ предусматривает шлифование кругами с концентричными переменного шага канавками. Для исключения зоны повышенного засаливания в области сближения центров заготовки и круга при их относительном перемещении режим обработки выбирается из условия оптимального времени контакта зерен круга с обрабатываемым металлом. 3 ил.

Способ двустороннего торцевого шлифования преимущественно дисковых заготовок с центральным отверстием, при котором их перемещают в диаметральном направлении между двумя вращающимися абразивными кругами с концентрично расположенными абразивными и безабразивными зонами, отличающийся тем, что безабразивные зоны на торцах кругов образуют канавками переменного шага, при этом продольную подачу заготовок определяют по формуле
V₃ 3n(B b)/2,
где V₃ продольная подача заготовок, м/с;
n частота вращения круга, с^-1;
В ширина дисковой заготовки, м;
b ширина канавки на торце круга, м.