КОМБИНИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 1997 года по МПК B24B45/00 B24B39/02 B24D5/02 

Изобретение относится к изготовлению инструментов для отделочной чистовой обработки внутренних поверхностей отверстий деталей машин.

Известен комбинированный инструмент для отделочной обработки, у которого на оправке размещены шлифовальный круг, разгрузочный ролик и деформирующие элементы. В процессе работы, когда деформирующие элементы находятся в контакте с обрабатываемой поверхностью, разгрузочный ролик касается обработанной шлифовальным кругом поверхности и свободно вращается на оправке за счет сил трения. При очередном выходе деформирующего элемента из контакта с обрабатываемой поверхностью разгрузочный ролик воспринимает на себя упругие и тем самым исключает упругие перемещения шлифовального круга. На обработанной поверхности отсутствуют следы от вибраций [1]
Недостатками указанного инструмента являются большая вероятность появления прижогов (следовательно, и брака) при данном способе глубинного шлифования, сложность конструкции и большие габаритные размеры.

Наиболее близким к изобретению является инструмент для чистовой обработки поверхностей вращения шлифованием и поверхностным пластическим деформированием, состоящий из шлифовального круга, у которого периферийная режущая поверхность выполнена прерывистой, а деформирующие элементы размещены в секторах, величина и угловое расположение которых соответствует секторам впадин периферийной поверхности абразивного круга, обеспечивается прерывание контакта "обрабатываемая поверхность шлифовальный круг", что исключает образование прижогов на обрабатываемой поверхности [2]
Недостатком данного инструмента является невозможность восстановления первоначального диаметра шлифовального круга при его износе. Эксплуатация инструмента потребует восстановления и режущих способностей шлифовального круга, которое достигается неоднократной правкой, а это уменьшает диаметр абразивного круга и приводит к потере работоспособности комбинированного инструмента в целом. Единственным решением приведения рабочих поверхностей шлифовального круга и деформирующих элементов в одну касательную плоскость - это отказ от правки и полная замена шлифовального круга, что значительно удорожает обработку и делает эксплуатацию конструкции нерентабельной.

Задача изобретения неоднократное восстановление первоначального диаметра шлифовального круга и обеспечение бесприжогового прерывистого шлифования перед пластическим деформированием.

Это достигается тем, что комбинированный инструмент, выполненный в виде шлифовального круга и соосно установленного с ним корпуса, в замкнутом ручье которого размещены рядом друг с другом деформирующие элементы и что устройство крепления шлифовального круга состоит из двух основных и двух прижимных сегментов с полуосями между ними, дающие возможность изменять угол наклона шлифовального круга и двух основных и двух прижимных вкладышей, контактирующих со сферической с двумя лысками снаружи и коническим отверстием втулкой, фиксирующие положение и осуществляющие зажим шлифовального круга на оправке, располагая рабочую поверхность его в одной касательной плоскости с деформирующими элементами.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого комбинированного инструмента; на фиг.2 вид А на фиг.1 при угле наклона шлифовального круга β 0; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 сечение В-В на фиг. 3; на фиг. 5 вид Г на фиг. 1; на фиг. 6 общий вид комбинированного инструмента с новым шлифовальным кругом, повернутым на угол b = β_max и развертка следа шлифовального круга на обрабатываемой поверхности отверстия; на фиг. 7 - общий вид комбинированного инструмента после n_max/2 правок шлифовального круга повернутого на угол β = β_max/2 и развертка следа шлифовального круга на обрабатываемой поверхности отверстия; на фиг. 8 общий вид комбинированного инструмента после (последней) правок шлифовального круга, повернутого на угол β 0 и развертка следа шлифовального круга на обрабатываемой поверхности отверстия.

На оправке (шпинделе) 1 установлен шлифовальный круг 2, имеющий металлическую ступицу 3. С помощью двух основных 4 и двух прижимных 5 вкладышей, двух основных 6 и прижимных 7 сегментов и сферической с двумя лысками снаружи и коническим отверстием внутри втулки 8 можно изменять угол b наклона шлифовального круга относительно оси вращения. Причем изменять угол b возможно только в одной плоскости относительно полуосей 9, изготовленных из легкодеформируемого материала, например, резины, закрепленных между основными 6 и прижимными 7 сегментами и входящими в конические отверстия 10 втулки 8.

Торцы 11 выточек ступицы 3 шлифовального круга 2 и торцы буртиков 12 основных вкладышей 4, основных 6 и прижимных 7 сегментов выполнены коническими для улучшения центрирования вышеприведенных элементов конструкции крепления шлифовального круга и ее жесткости.

Основные 6 и прижимные 7 сегменты, служащие для размещения в них и крепления полуосей 9, соединяются между собой болтами 14. Фиксацию углового положения шлифовального круга осуществляют путем завинчивания болтов 15, соединяющих основные 4 и прижимные 5 вкладыши.

Втулка 8 со шлифовальным кругом 2 размещена на конической поверхности оправки (шпинделе) 1 и закреплена посредством гайки 16.

В неподвижном раскатнике, установленном соосно шлифовальному кругу и имеющим корпус 17 в виде полой трубы, размещен подшипник 18, служащий опорой оправки шлифовального круга.

Многошариковый жесткий перемещаемый раскатник данного комбинированного инструмента состоит из шариков 19, расположенных рядом друг с другом в желобе диска 20, между буртиком 21 диска и упорным подшипником 22, подшипник и диск закреплены на корпусе 17 с помощью крышки 23 болтами 24. В нерабочей зоне шарики закрыты кожухом 25, закрепленного на корпусе 17 винтами 26, в рабочей зоне открыты.

Для предохранения от попадания охлаждающей жидкости и шлама в устройство крепления шлифовального круга торцы последнего закрыты предохранительными дисками 27.

Инструмент работает следующим образом.

Изделие зажимают в патроне внутришлифовального станка, а комбинированный инструмент:шлифовальный круг в шпинделе шлифовальной бабки станка, раскатник на корпусе шлифовальной бабки.

Шлифовальный круг 2, соприкасаясь периферийным аксиально смещенным режущим слоем шлифовального круга, установленного под углом к оси вращения, с обрабатываемой поверхностью изделия, снимает установленный припуск, а деформирующие элементы 19 за счет силы трения прокатываются между поверхностями детали и диском 21 и производят окончательное раскатывание обработанной поверхности.

Аксиально смещенный режущий слой шлифовального круга 2 исключает образование прижогов на поверхности обработки, а близлежащие шарики, практически не менее двух участвующих в работе, обеспечивают непрерывность пластической деформации поверхности изделия, что исключает колебания и вибрации абразивного круга 2 и уменьшает шероховатость обработанной поверхности.

По мере износа шлифовального круга он уменьшается в диаметре и необходимо восстанавливать его первоначальный размер. Для регулировки размера наружного диаметра в радиальном направлении и восстановления первоначального размера поворачивают шлифовальный круг в плоскости, проходящей через ось вращения, на величину угла b_t, определяемого по формуле β_t arc cos D/(D+2t), где D наружный рабочий диаметр комбинированного инструмента, мм; t толщина снимаемого абразивного слоя за одну правку, мм, причем максимальный угол наклона назначают из условия непрерывной зоны шлифования при одном обороте шлифовального круга, определяемым по формуле β arc sin (H/D), где H - высота шлифовального круга.

По мере износа шлифовального круга и уменьшения угла наклона с каждой последующей правкой ширина шлифования будет уменьшаться с H max до H (фиг. 6
8), но прерывистое шлифование остается, как это видно по приведенным разверткам следа шлифовального круга на обрабатываемой поверхности отверстия.

Так же будет уменьшаться рабочая площадь S_p периферии шлифовального круга, участвующая в резании с S_pmax p DH нового круга до S_pmin S_pmax/2, которая определяется по формуле
S_p = πDH(2-β/180)+D²tgβ.

Использование: при изготовлении инструментов для отделочной чистовой обработки внутренних поверхностей отверстий деталей машин. Сущность изобретения: комбинированный инструмент выполнен в виде шлифовального круга и соосно установленного с ним неподвижного раскатника, в замкнутом ручье которого рядом друг с другом размещены деформирующие элементы. Устройство крепления шлифовального круга состоит из сегментов с полуосями, вкладышей со сферической втулкой, дающие возможность изменять угол наклона шлифовального круга. Конструкция обеспечивает регулирование наружного диаметра в радиальном направлении, восстановление первоначального размера и расположение рабочей поверхности шлифовального круга в одной касательной плоскости с деформирующими элементами. 8 ил.

Комбинированный инструмент, содержащий шлифовальный круг с устройством его крепления на оправке и соосно установленный с ним цилиндрический корпус, в замкнутом ручье которого размещены рядом друг с другом деформирующие элементы, отличающийся тем, что устройство крепления шлифовального круга выполнено в виде смонтированной на оправке втулки с коническим отверстием и наружной сферической поверхностью с двумя лысками, двух пар основных и прижимных сегментов с расположенными между ними полуосями и двух пар основных и прижимных вкладышей, размещенных в корпусе круга, при этом сегменты с полуосями установлены со стороны лысок втулки, а вкладыши с возможностью контакта со сферической поверхностью втулки, причем шлифовальный круг установлен с возможностью поворота с последующей фиксацией в плоскости, проходящей через ось круга, из условия расположения его рабочей поверхности в одной касательной плоскости с деформирующими элементами.