УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРАВКИ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА Российский патент 1997 года по МПК B24B55/02 

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано для правки шлифовальных кругов при абразивной обработке.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении эффективности шлифования и увеличения периода стойкости алмазных карандашей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для правки шлифовального круга [1] содержащее держатель, закрепленный в держателе алмазный карандаш и средство подачи смазочно-охлаждающей жидкости в зону правки, связанный со средством подачи СОЖ стакан, расположенный между торцом держателя и карандашом, центральное отверстие, выполненное в днище стакана, в котором расположено охватывающее карандаш уплотнение.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: стакан, в днище которого выполнено центральное отверстие, предназначенное для размещения в нем охватывающего карандаш уплотнения, при этом стакан расположен между торцом держателя и карандашом соосно с последним. При правке круга смазочно-охлаждающая жидкость подается через трубопровод в стакан и оказывается в замкнутой полости, образованной стенками стакана, его днищем с уплотнением и поверхностью круга.

В указанной полости СОЖ находится под давлением, интенсифицирующим ее проникновение в зону правки. По мере износа карандаша стачивается и стакан, что обеспечивает герметичность полости, образованной стаканом.

Недостатком прототипа является относительно малый период стойкости алмазных карандашей и недостаточная эффективность шлифования кругами из-за высокой вероятности возникновения прижога поверхностного слоя шлифованных деталей.

Указанный недостаток обусловлен тем, что в полости отсутствуют условия для возникновения кавитации СОЖ.

Цель изобретения повышение эффективности шлифования и периода стойкости алмазных карандашей за счет эрозионного разрушения поверхности шлифовального круга в зоне правки и эффективности шлифования этими кругами.

Для достижения поставленной цели заявляемое изобретение содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями, существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной, связанной с целью изобретения задачи. Устройство содержит алмазный карандаш, связанный с трубопроводом подачи СОЖ стакан, расположенный между торцем держателя и карандашом. В днище стакана выполнено центральное отверстие, в котором расположено уплотнение, охватывающее карандаш. В днище стакана установлен цилиндрический стержень, ось которого параллельна оси карандаша, причем стержень расположен вплотную к рабочей поверхности шлифовального круга, ось стержня удалена от оси карандаша на расстояние h (2,1-4,3)•d_c (мм), где d_c- диаметр стержня (мм), который, в свою очередь, выбирается из условия d_c (0,6-1,0)•d_к (мм), где d_к диаметр алмазного карандаша (мм).

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки.

Установленный в днище стакана цилиндрический стержень, ось которого параллельна оси карандаша, способствует развитию в потоке СОЖ гидродинамической кавитации.

Удаление оси стержня от оси карандаша на расстояние h (2,1-4,3)•d_c, где d_c диаметр стержня, и размещение стержня вплотную к рабочей поверхности круга способствует тому, что зона правки (зона контакта круга с алмазным карандашом) совпадает с зоной кавитации. Условие d_c (0,6-1,0)•d_к, где d_к диаметр алмазного карандаша, способствует тому, что площадь контакта круга с алмазным карандашом перекрывается площадью зоны кавитации.

Между отличительными признаками и целью изобретения имеется следующая причинно-следственная связь: наличие в зоне контакта правящего инструмента с шлифовальным кругом кавитации смазочно-охлаждающей жидкости способствует эрозионному разрушению поверхности шлифовального круга в зоне правки, что облегчает процесс правки и способствует повышению периода стойкости правящих карандашей, а также способствует формированию микрорельефа рабочей поверхности круга, позволяющего повысить эффективность шлифования.

С целью размещения стержня вплотную к рабочей поверхности шлифовального круга, первоначально его со стаканом устанавливают до контакта с рабочей поверхностью круга и при необходимости пришлифовывают, а по мере износа карандаша стакан и стержень стачиваются о поверхность круга.

Выбор граничных значений параметра h расстояния оси стержня от оси карандаша h (2,1-4,3)•d_c (мм), где d_c диаметр стержня (мм), обусловлен тем, что если h > 4,3•d_c (мм), то кавитационные пузырьки захлопнутся перед зоной правки, а если h < 2,1•d_c, то пузырьки захлопнутся за зоной правки. В обоих случаях зона правки будет находится за пределами зоны кавитации, и эрозионного разрушения материала шлифовального круга в зоне правки не произойдет.

Вышеприведенные граничные значения параметра h получены экспериментальным путем.

Выбор граничных значений параметра d_c -диаметра стержня в пределах d_c (0,6-1,0)•d_к, где d_к -диаметр алмазного карандаша, обусловлен тем, что если d_c< 0,6•d_к, то площадь контакта круга с алмазным карандашом не полностью перекрывается площадью зоны кавитации, и эрозионные разрушения будут происходить не по всей зоне правки, если же d_c > 1,0• d_к, то существенно возрастут габаритные размеры устройства.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на полученный технический результат новое свойство объекта совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в устройствах для правки шлифовальных кругов, с получением технического результата, заключающегося в обеспечении эрозионного разрушения поверхности шлифовального круга в зоне правки, обуславливающего обеспечение достижения поставленной цели повышения стойкости алмазных карандашей, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема предлагаемого устройства.

Заявляемое изобретение "Устройство для правки шлифовального круга" содержит держатель 1, закрепленный в держателе 1 винтом 2 алмазный карандаш 3, средство подачи СОЖ с трубопроводом 4 и стакан 5, связанный с трубопроводом 4. В днище 6 стакана 5 выполнено центральное отверстие 7. В отверстии 7 установлено охватывающее карандаш 3 уплотнение 8. Стакан 5 расположен соосно с карандашом 3 и охватывает его. В днище 6 стакана 5 закреплен также цилиндрический стержень 10, ось которого параллельна оси карандаша.

В процессе работы при правке круга 9 алмазным карандашом 3 СОЖ подается через трубопровод 4 в стакан 5. В стакане 5 СОЖ оказывается в замкнутой полости, образованной стенками стакана 5, его днищем 6 с уплотнением 8 и поверхностью круга 9. В указанной полости СОЖ находится под давлением, которое выдавливает жидкость в зону правки и в зазор между стаканом 5 и кругом 9, обеспечивая охлаждение карандаша 3 и циркуляцию СОЖ. Вследствие того, что воздушные потоки, генерируемые вращающимся кругом 9, отсекаются стенками стакана 5, в непосредственной близости от поверхности круга СОЖ движется в виде пограничных слоев, причем максимальная скорость СОЖ совпадает с рабочей (окружной) скоростью шлифовального круга V_к. При обтекании потоком СОЖ цилиндрического стержня 10 образуется зона кавитации (Козырев С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации. М. Машиностроение. 1971. 240 с.). Кавитация СОЖ в зоне правки способствует эрозионному разрушению поверхности шлифовального круга в этой зоне, что повышает эффективность правки и способствует повышению стойкости правящих инструментов. По мере износа карандаша 3 стачиваются стакан 5 и стержень 10, что обеспечивает герметичность полости, образованной стаканом 5. После окончания правки стакан 5 вместе с карандашом 3 отводится от круга 9, и СОЖ со шламом удаляются потоком СОЖ из стакана 5.

Ниже приведен конкретный пример осуществления предлагаемого способа.

Шлифовальный круг, вращающийся со скоростью 35 м/с, правили с помощью предлагаемого устройства, при этом ось стержня диаметром 10 мм и ось алмазного карандаша диаметром 10 мм находились на различных расстояниях h. Режим правки 3 прохода со съемом за каждый проход слоя круга величиной 0,03 мм; скорость подачи 0,3 м/мин.

Проправленным таким образом шлифовальным кругом шлифовали заготовки из стали 14X17H2 cо скоростью врезной поперечной подачи 1 мм/мин.

Результаты исследований приведены в таблице 1.

Из результатов исследований следует, что в случае, когда ось стержня удалена от оси карандаша на расстояние h (2,1 4,3) •d_к, на рабочей поверхности круга формируется микрорельеф, позволяющей обеспечить наибольшую эффективность процесса шлифования.

В табл. 2 приведены результаты исследований, в ходе выполнения которых варьировали диаметром стержня d_c, при этом расстояние h во всех случаях составляло h 3•d_c. Остальные условия экспериментов приведены выше.

Результаты исследований свидетельствуют, что в случае, когда d_c < 0,6•d_к, эффективность от применения устройства снижается, что связано с тем обстоятельством, что площадь контакта круга с алмазным карандашом не полностью перекрывается площадью зоны кавитации, и эрозионное разрушение происходит не по всей зоне правки. Если d_c > 1,0•d_к, при неизменной эффективности увеличиваются габаритные размеры устройства.

Результаты, аналогичные приведенным в табл. 1 и 2, зафиксированы и при других, наиболее распространенных скоростях шлифовального круга: 30 и 50 м/с.

Скорость подачи СОЖ большого значения не имеет, поскольку скорость ее движения в полости стакана определяется, в основном, скоростью шлифовального круга.

Использование: правка шлифовальных кругов при абразивной обработке материалов. Сущность изобретения: устройство содержит карандаш, связанный с трубопроводом подачи СОЖ стакан, расположенный между торцом держателя и карандашом. В днище стакана выполнено центральное отверстие, в котором расположено охватывающее карандаш уплотнение, а также цилиндрический стержень, ось которого параллельна оси карандаша и удалена от оси карандаша на расстояние h = (2,1-4,3)•d_c(мм), где d_c - диаметр стержня (мм), который выбирается из условия d_c = (0,6-1,0)•d_k (мм), где d_к -диаметр алмазного карандаша (мм). I ил., 2 табл.

Устройство для правки шлифовального круга, содержащее алмазный карандаш, связанный с трубопроводом подачи СОЖ стакан, расположенный между торцом держателя и карандашом, причем в днище стакана выполнено центральное отверстие, в котором расположено охватывающее карандаш уплотнение, отличающееся тем, что в днище стакана установлен цилиндрический стержень, ось которого параллельна оси карандаша, причем стержень расположен вплотную к рабочей поверхности шлифовального круга, ось стержня удалена от оси карандаша на расстояние h (2,1 4,3)•d_c, мм, где d_c диаметр стержня, мм, который, в свою очередь, выбирается из условия d_c (0,6 - 1,0)•d_к, мм, где d_к диаметр алмазного карандаша, мм.