СБОРНЫЙ ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2000 года по МПК B24D5/06 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке материалов резанием, и может быть использовано на всех машиностроительных предприятиях для эффективной чистовой обработки заготовок из трудношлифуемых склонных к прижогам материалов абразивными кругами.

Известен сборный абразивный круг, содержащий абразивонесущие элементы с крупнозернистым и мелкозернистым слоями и механизм перемещения элементов с мелкозернистым абразивным слоем, который выполнен в виде плунжеров, установленных с возможностью взаимодействия с конической втулкой, соединенной с гайкой поворотного устройства, связанного с тормозом и пружиной возврата [1].

Повышая качество обработки и снижая энергозатраты, круг не решает проблемы снижения теплонапряженности в зоне своего контакта с обрабатываемой заготовкой из трудношлифуемых, склонных к прижогам материалов. Кроме того, конструкция весьма сложна и требует специального устройства привода круга, при этом общая стойкость круга невелика из-за того, что какое-то время крупно- и мелкозернистые абразивонесущие элементы работают одновременно и крупные частицы металла "засаливают" мелкозернистые абразивонесущие элементы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является шлифовальный круг, выполненный в виде корпуса с группами абразивонесущих элементов, установленных с чередованием их абразивной способности, и механизма синхронного радиального перемещения одной группы этих элементов, которые выполнены эластичными, а круг снабжен вставками в виде упругих металлических пластин с выступами в средней части, размещенных с возможностью взаимодействия с механизмом перемещения, при этом края пластин шарнирно связаны с корпусом [2].

Недостатком известного круга является то, что по мере работы круга более мягкие его элементы изнашиваются быстрее ввиду малой и ограниченной компенсации износа режущих элементов меньшей твердости в процессе шлифования, что ведет к снижению стойкости инструмента и ухудшению качества обработки. Кроме того, конструкция круга не решает проблему снижения теплонапряженности в зоне контакта круга с обрабатываемой заготовкой из трудношлифуемых склонных к прижогам материалов.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей инструмента, решение проблемы снижения теплонапряженности в зоне контакта круга с обрабатываемой заготовкой из трудношлифуемых склонных к прижогам материалов, повышение производительности обработки, стойкости круга и качества обработанных поверхностей.

Поставленная задача решается с помощью использования предлагаемого сборного шлифовального круга для комбинированной обработки, содержащего корпус с чередованием подвижных и неподвижных абразивонесущих элементов и механизм синхронного перемещения групп подвижных элементов. При этом корпус выполнен в виде кольца с продольными пазами и выступами, неподвижные абразивонесущие элементы установлены на выступах и образуют прерывистую режущую периферийную поверхность, а круг снабжен подвижными в продольном направлении брусками для установки подвижных абразивонесущих элементов и превращения режущей периферийной поверхности в непрерывную, и рычагами, установленными на внутренней стороне брусков и размещенными в пазах со взаимодействием с механизмом синхронного перемещения, при этом соотношение ширины пазов и выступов не превышает 0,5.

На фиг. 1 схематически показан сборный шлифовальный круг для комбинированной обработки, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - вид слева с торца; на фиг. 3 - общий вид при черновой обработке в режиме прерывистого шлифования; на фиг. 4 - то же, при чистовой обработке в режиме непрерывного шлифования; на фиг. 5 - то же, с аксиально-смещенным расположением подвижных абразивонесущих брусков при черновой обработке в режиме прерывистого шлифования; на фиг. 6 - то же, с аксиально-смещенным расположением подвижных абразивонесущих брусков при чистовой обработке в режиме непрерывного шлифования.

Корпус 1 сборного шлифовального круга представляет собой кольцо с продольными пазами по наружному диаметру. Жесткие режущие неподвижные абразивонесущие элементы 2 выполнены заодно с выступами корпуса и в совокупности представляют прерывистый шлифовальный круг диаметром D, которым работают при черновой обработке с повышенными режимами резания. В продольных радиальных пазах круга расположены подвижные призматические бруски 3, которые снаружи несут на себе режущие абразивные элементы 4, а изнутри - Г-образные рычаги 5. Подвижные призматические абразивонесущие бруски 3 заполняют все пространство продольных радиальных пазов круга до уровня D с получением круга с непрерывной режущей поверхностью при перемещении брусков в зону резания жестких неподвижных абразивонесущих элементов 2, и круг работает в режиме непрерывного шлифования при чистовой обработке (фиг. 4).

Корпус круга крепится на шпинделе 6 шлифовальной бабки 7 при помощи ступицы 8, болтов 9 и гайки 10. Внутри шпинделя расположен толкатель 11, который своим пазом, образованным крышкой 12, закрепленной винтами 13, взаимодействует с Г -образными рычагами 5 призматических брусков 3. Толкатель 11 через отверстие шпинделя связан с приводом его продольного перемещения (не показан).

На фиг. 1 и 3 толкатель показан в крайнем правом положении, в котором подвижные призматические абразивонесущие бруски 3 максимально выдвинуты в продольном направлении из зоны жестких режущих неподвижных абразивонесущих элементов 2. В этом случае периферия круга представляет собой прерывистую режущую поверхность из жестких режущих неподвижных абразивонесущих элементов 2, расположенную слева на фиг. 3, и прерывистую цилиндрическую поверхность из абразивонесущих брусков 3 - справа. Круг, соприкасаясь прерывистой цилиндрической поверхностью из элементов 2 с обрабатываемой поверхностью изделия, снимает основную величину припуска, а прерывистой поверхностью из абразивонесущих брусков 3 производит окончательную чистовую обработку. Прерывистая периферийная поверхность из элементов 2 обеспечивает прерывание контакта обрабатываемая поверхность - абразивный круг и исключает образование прижогов, позволяет снизить теплонапряженность в зоне контакта с обрабатываемой поверхностью заготовок из трудношлифуемых склонных к прижогам материалов, повысить режимы резания и увеличить производительность. Идентичность величин углов секторов расположения радиальных пазов круга и абразивонесущих брусков 3, а также одинаковое угловое расположение этих участков обеспечивает осуществление процесса чистовой обработки в момент прерывания контакта элементов 2 - заготовка, что исключает колебания шлифовального круга и уменьшает шероховатость обработанной поверхности.

Технологическая система станок - приспособление - инструмент - заготовка периодически нагружается и разгружается на величину радиальной составляющей силы резания абразивонесущими брусками 3 при отсутствии контакта заготовки с элементами 2, т. е. в момент периодического прерывания процесса чернового шлифования (вследствие прерывистой поверхности круга). В результате на обрабатываемой поверхности волнообразные выступы не формируются, что повышает качество обработанной поверхности.

Как только будет снят основной припуск, оставленный под черновое шлифование, предлагаемая конструкция круга переводится в режим сплошного шлифования путем продольного перемещения подвижных призматических абразивонесущих брусков 3 в зону работы жестких режущих неподвижных абразивонесущих элементов 2 с помощью воздействия толкателя при его перемещении на Г-образные рычаги 5 подвижных призматических брусков 3. Тем самым при чистовой обработке круг работает сплошной периферийной режущей поверхностью в режиме непрерывного шлифования. Качество обработки повышается за счет уменьшения пульсации силы резания, увеличивается стойкость круга и повышается производительность обработки.

Продольное перемещение подвижных призматических абразивонесущих брусков 3 из зоны прерывистой периферийной режущей поверхности (фиг. 3) в зону сплошной поверхности (фиг. 4) дает возможность уменьшить теплонапряженность и вероятность появления прижогов и микротрещин, увеличить режимы резания и производительность при обработке трудношлифуемых материалов путем проведения чернового прерывистого и чистового сплошного шлифования одним и тем же кругом.

Кроме того, в конструкции круга реализована возможность установки подвижных призматических абразивонесущих брусков 3 под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, с образованием аксиально-смещенного режущего сплошного слоя (фиг. 5 и 6).

Аксиально-смещенный режущий сплошной слой обеспечивает осцилляцию теплового поля, позволяет интенсифицировать процесс обработки вследствие прироста сплошной длины дуги контакта круга и заготовки, наличие угла пересечения траектории движения аксиально-смещенного режущего сплошного слоя с направлением исходной шероховатости, обусловливает сетку следов и характер микрогеометрии как при хонинговании, шлифохонинговании с наложением вибраций.

Предлагаемая конструкция сборного шлифовального круга для комбинированной обработки позволяет реализовать принцип неповторяющегося следа благодаря перемещению подвижных абразивонесущих брусков. С большой степенью вероятности можно утверждать и производственные испытания подтвердили, что зерна подвижных абразивонесущих брусков 3 не попадают в ранее прорезанные риски-царапины неподвижных абразивонесущих элементов 2. Это дает возможность повысить режущую способность круга и значительно улучшить шероховатость обработанных поверхностей.

Перемещение подвижных абразивонесущих брусков улучшает условия самозатачиваемости абразивного инструмента и равномерность износа всех элементов.

Применение сборного шлифовального круга для комбинированной обработки повышает производительность обработки, позволяет исключить операцию получистового шлифования благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1 -2 класса и снизить расход абразивного инструмента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1 Авторское свидетельство СССР N 1328177, B 24 D 5/06, 1985.

2 Авторское свидетельство СССР N 1553366, B 24 D 5/06, 1990.

Шлифовальный круг может быть использован на всех машиностроительных предприятиях для эффективной чистовой обработки заготовок из трудношлифуемых склонных к прижогам материалов. Корпус круга выполнен в виде кольца с продольными пазами и выступами. На выступах установлены неподвижные абразивонесущие элементы. В пазах установлены абразивонесущие элементы, подвижные в продольном направлении. Круг содержит механизм синхронного перемещения подвижных элементов. В конструкции круга реализована возможность установки подвижных элементов под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения. Изобретение позволяет повысить режущую способность круга, улучшить шероховатость обработанной поверхности, снизить расход абразивного инструмента. 6 ил.

Сборный шлифовальный круг для комбинированной обработки, содержащий корпус с чередованием подвижных и неподвижных абразивонесущих элементов и механизм синхронного перемещения групп подвижных элементов, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде кольца с продольными пазами и выступами, неподвижные абразивонесущие элементы установлены на выступах и образуют прерывистую режущую периферийную поверхность, а круг снабжен подвижными в продольном направлении брусками для установки подвижных абразивонесущих элементов и превращения режущей периферийной поверхности в непрерывную, и рычагами, установленными на внутренней стороне брусков и размещенными в пазах со взаимодействием с механизмом синхронного перемещения, при этом отношение ширины пазов к ширине выступов не превышает 0,5.