СПОСОБ ПРЕРЫВИСТОГО ШЛИФОВАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B24B5/06 B24B5/04 B24D5/14 

Изобретение относится к глубинному периферийному шлифованию материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин.

Известен способ прерывистого шлифования, при котором шлифовальному кругу с изменяющейся в окружном направлении зернистостью с участками, ограниченными кривыми переменного радиуса, сообщают вращение и перемещение относительно обрабатываемого изделия, кроме того, берут круг, каждый участок которого ограничен выпуклой кривой, при этом направление вращения круга периодически реверсируют [1]. Способ позволяет вести обработку с использованием всей периферийной рабочей части инструмента с сохранением преимуществ процесса прерывистого шлифования, повышающего его размерную и общую стойкость, а в совокупности с совмещением чернового и чистового проходов - производительность и качество обработки.

Недостатком способа являются: постоянное присутствие вибраций, вносимых кривыми участками периферии круга, которые ухудшают шероховатость поверхностного слоя, сложность правки, усложнение кинематики станка и управления из-за необходимости реверса, что ведет к удорожанию способа шлифования.

В качестве прототипа выбран способ прерывистого шлифования кругом, состоящим по меньшей мере из двух соединенных между собой частей с разной зернистостью, изменяющейся в осевом направлении круга [2].

Недостатком способа является сложность изготовления абразивного инструмента, получение обрабатываемой поверхности различной шероховатости из-за взаимодействия заготовки и частей круга с различной зернистостью.

Заявляемое изобретение решает задачу повышения стойкости инструмента, точности и производительности обработки с сохранением преимуществ процесса прерывистого шлифования.

Это достигается тем, что при способе прерывистого шлифования, при котором шлифовальному кругу, состоящему из двух частей с разной зернистостью, сообщают вращение и продольную подачу относительно обрабатываемой заготовки, при этом берут круг с неподвижной и подвижной частями, сопрягаемыми торцевыми поверхностями посредством выполненных на последних впадин и выступов сегментной формы и установленными с возможностью относительного продольного перемещения из условия автоматического изменения высоты круга с В_min до B_max при изменении направления продольной подачи, при этом величину изменения высоты круга выбирают кратной расстоянию между выступами микронеровностей, сформированных абразивными зернами, и определяют по формуле:
B_max - B_min = n•l_ср/2,
где
n - любое целое число;
l_ср - среднее расстояние между зернами неподвижной абразивной части круга, определяемое известными способами.

На фиг. 1 схематично изображены инструмент для осуществления предлагаемого способа шлифования и его положение вне зоны резания, где высота B максимальна; на фиг. 2 - момент врезания, сближение частей круга, когда высота круга B минимальна; на фиг. 3 - процесс шлифования с минимальной высотой круга при продольной подаче справа-налево; на фиг. 4 - левая часть круга выходит из зоны резания, когда высота круга B максимальна; на фиг. 5 - процесс шлифования с максимальной высотой круга при направлении продольной подачи слева-направо; на фиг. 6 - правая часть круга выходит из зоны резания, когда высота круга B минимальна.

Предложенный способ прерывистого шлифования осуществляется следующим образом.

Абразивные части различной зернистости в нерабочем положении разведены и шлифовальный круг имеет максимальную высоту B_max (фиг. 1). При врезании в заготовку 1 левой, подвижной части круга 2, она благодаря особой конструкции инструмента сближается с правой, неподвижной частью 3, изменяя высоту круга до B_min (фиг. 2). Обработка с продольной подачей справа-налево ведется инструментом с B_min (фиг. 3).

Как только левая часть круга 2 выйдет из зоны обработки и на нее перестанут действовать силы резания, правая часть круга 3 благодаря действующим силам резания провернет и сместит левую часть влево, увеличивая высоту круга до B_max (фиг. 4). При дальнейшей обработке, при смене направления продольной подачи инструмента слева направо, круг сохранит свою максимальную высоту B_max (фиг. 5). При выходе правой части из зоны обработки силы резания, действующие на левую часть, сблизят обе части круга 2 до величины B_min (фиг. 6).

Таким образом, предлагаемый способ прерывистого шлифования позволяет реализовать принцип неповторяющегося следа путем подбора высот B_max и B_min круга с учетом среднего расстояния между выступами микронеровностей, сформированных абразивными зернами, определяемого по формуле:
B_max - B_min = n•l_ср/2,
где
n - любое целое число;
l_ср - среднее расстояние между зернами неподвижной абразивной части круга, определяемое известными способами.

Это дает возможность повысить режущую способность абразивных частей круга и значительно улучшить шероховатость обрабатываемой поверхности.

Пример. На внутришлифовальном станке мод. 3К228В шлифовали сквозное отверстие диаметром D₃ = 60 H7 (+ 0,03) и длиной l = 60 мм. Параметр шероховатости обрабатываемой поверхности R_a = 0,63 мкм. Припуск на сторону h = 0,2 мм. Материал заготовки - сталь 45, закаленная, твердость HRC_э = 45. Станок оснащен устройством для активного контроля обрабатываемых заготовок. Применялся шлифовальный круг, изготовленный из двух частей (см. фиг. 2, 4) с абразивными слоями, рекомендуемыми для этой стали (полная характеристика неподвижной части - 24А25ПС25К8А, подвижной - 24А16ПС25К8А). При внутреннем шлифовании рекомендуется D_к/D_з = 0,8...0,9. Поэтому был изготовлен круг диаметром D_к = 50 мм, минимальной высотой B_min = 50 мм, максимальной высотой B_max = 55 мм. Обработка проводилась при следующих режимах резания. Частоту вращения круга принимали n_к = 13000 мин^-1; частоту вращения заготовки принимали n_з = 200 мин^-1. Продольная подача согласно рекомендаций была установлена S_м = 5390 мм/мин. Поперечная подача для обычных кругов рекомендуется S_tдв.х = 0,004 мм/дв. ход. Для данного специального круга принимали S_tдв.х = 0,006 мм/дв.ход. Хотя обработка проводилась при повышенной производительности съема металла, появление прижогов на обработанных поверхностях зафиксировано не было.

Применение данного способа прерывистого шлифования кругом с автоматическим изменением высоты повышает производительность обработки в 1,8... 2 раза, позволяет исключить операцию получистового шлифования благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1 - 2 класса. При этом расход абразивного инструмента снижаете на 25%.

Способ предназначен для глубинного периферийного шлифования материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин. Шлифовальному кругу, состоящему из неподвижной и подвижной частей с разной зернистостью, сообщают вращение и продольную подачу относительно обрабатываемой заготовки. Неподвижная и подвижная части круга сопряжены торцевыми поверхностями посредством выполненных на последних впадин и выступов сегментной формы и установлены с возможностью относительного продольного перемещения из условия автоматического изменения высоты круга с B_min до B_max при изменении направления продольной подачи. Величину изменения высоты круга выбирают кратной расстоянию между выступами микронеровностей, сформированных абразивными зернами, и определяют по формуле: B_max - B_min = n • l_ср/2, где n - любое целое число; l_ср - среднее расстояние между зернами неподвижной абразивной части круга, определяемое известными способами. 6 ил.

Способ прерывистого шлифования, при котором шлифовальному кругу, состоящему из двух частей с разной зернистостью, сообщают вращение и продольную подачу относительно обрабатываемой заготовки, отличающийся тем, что берут круг с неподвижной и подвижной частями, сопрягаемыми торцевыми поверхностями посредством выполненных на последних впадин и выступов сегментной формы и установленными с возможностью относительного продольного перемещения из условия автоматического изменения высоты круга с B_min до B_max при изменении направления продольной подачи, при этом величину изменения высоты круга выбирают кратной расстоянию между выступами микронеровностей, сформированных абразивными зернами, и определяют по формуле
B_max - B_min = n • l _ср / 2,
где n - любое целое число;
l_ср - среднее расстояние между зернами неподвижной абразивной части круга, определяемое известными способами.