УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОГО ШЛИФОВАНИЯ С СООБЩЕНИЕМ КРУГУ УГЛОВЫХ КОЛЕБАНИЙ Российский патент 2001 года по МПК B24B5/00 B24B7/00 B24B45/00 

Изобретение относится к станкостроению и механической обработке трудношлифуемых, склонных к прижогам металлов и сплавов и может быть использовано в конструкциях шлифовальных станков и при шлифовании, шлифохонинговании, хонинговании и полировании.

Известно устройство для абразивной обработки плоских поверхностей, содержащее хвостовик с фланцем, держатели абразивных элементов, торцовый кулачок, при этом устройство снабжено диском с зубчатым венцом и подпружиненной рейкой, несущей ролик и кинематически связанной с зубчатым венцом диска [1].

Недостатками известного устройства является то, что вращающий момент, идущий на преодоление сопротивления резанию, передается через привод колебательного вращательного движения диска с абразивами, по существу представляющего трехступенчатый зубчатый редуктор, в котором неизбежны люфты и зазоры, появляющиеся при сборке и эксплуатации, и которые снижают виброустойчивость процесса шлифования, ухудшают качество обработанной поверхности и ведут к быстрому износу и отказу в работе устройства в целом.

Помимо сложного по конструкции и малоэффективного в работе возбудителя колебаний, которым является трехступенчатая передача, узкая специализация известного устройства (только для обработки плоских поверхностей) ограничивает область применения конструкции.

Это устройство не обеспечивает возможность повышенного качества обработки, так как режущие зерна вращаются по траекториям концентрических окружностей и работают главным образом передними и задними гранями, в то время как многие зерна, утопленные в тело абразивных элементов идут вслед и не участвуют в резании.

Известен привод шлифовального круга, содержащий планшайбу с кругом, которая установлена на сферической шейке приводного вала, и торцовый кулачковый механизм осцилляции с приводным шкивом [2].

Этот привод является громоздкой и сложной конструкцией, требующей дополнительного привода шкива торцового кулачкового механизма осцилляции, при этом из-за того, что периферийная поверхность шлифовального круга является сферой, зона контакта круга с заготовкой минимальна и в поперечном сечении теоретически представляет собой точку, а большинство зерен периферийного режущего слоя одновременно не участвуют в резании.

Задача изобретения - повышение качества, производительности и эффективности обработки за счет увеличения зоны контакта круга с заготовкой, а также упрощение конструкции с минимальными затратами на изготовление.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для вибрационного шлифования с сообщением кругу угловых колебаний, содержащего установленную с возможностью осцилляции на сферической шейке шпинделя планшайбу с расположенным симметрично относительно центра ее сферического отверстия шлифовальным кругом и кулачковый механизм угловой осцилляции планшайбы, при этом оно снабжено кольцом, сопрягаемым со сферической шейкой шпинделя и вставленным в сферическое отверстие планшайбы, а кулачковый механизм угловой осцилляции выполнен в виде рычага, шарнирно связанного промежуточной тягой с планшайбой, с установленным на нем роликом, и профилированного барабана, смонтированного на пиноли с возможностью контакта с роликом рычага.

На фиг. 1 изображено устройство для вибрационного шлифования с сообщением кругу угловых колебаний, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, общий вид; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 при угле α = 0 наклона круга относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - вид Г на фиг. 1 при угле α = 0 наклона круга относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.

Устройство содержит планшайбу 1 с закрепленным на ней шлифовальным кругом 2 с помощью гайки 3. Планшайба 1 расположена на сферической шейке 4 шпинделя 5 и сопряжена с ней по сферической поверхности, при этом шлифовальный круг 2 расположен симметрично относительно центра O сферы шейки 4. На шейке 4 имеются шарики 6, контактирующие с пазами 7 в планшайбе 1. В сферическое отверстие планшайбы 1 вставлено кольцо 8 со сферическим отверстием, также сопрягаемое со сферической шейкой 4, которое закрепляется в планшайбе гайкой 9; последняя, кроме того, служит для регулирования зазора в сопряжении сферической шейки 4 с планшайбой 1. В отверстии кольца 8 имеются также пазы, являющиеся продолжением пазов 7 планшайбы 1, которые контактируют с шариками 6. Чтобы уменьшить силы трения в сопряжении сферической шейки 4 с планшайбой 1 и кольцом 8, необходимо шейку изготовить, например, из антифрикционного чугуна марки АЧС-1 или АЧС-2 ГОСТ 1585-70.

Сообщение планшайбе 1 с кругом 2 угловых колебательных движений осуществляется от профилированного барабана 10, смонтированного на пиноли 11, в неподвижном профильном пазу 12 которого расположен ролик 13. Контактный ролик 13 установлен на оси 14 в рычаге 15, который шарнирно связан с планшайбой 1 промежуточной тягой 16 с помощью осей 17 и 18. Направление возвратно-поступательного движения рычага 15 обеспечивается корпусом 19, который закреплен неподвижно на шпинделе 5 с помощью штифтов 20 и винтов 21.

Устройство для вибрационного шлифования с сообщением кругу угловых колебаний работает следующим образом.

При вращении шпинделя 5 получают вращение планшайба 1 и круг 2. Одновременно ролик 13 перекатывается в неподвижном профильном пазу 12 барабана 10. В результате рычаг 15 совершает возвратно-поступательные движения, приводя в колебательное вращательное движение относительно центра сферы O планшайбу 1 и круг 2 через промежуточную тягу 16 и оси 17 и 18, изменяя угловое положение круга на величину (± α ) относительно плоскости, перпендикулярной продольной оси вращения и проходящей через центр O сферы.

Благодаря вращению шлифовального круга 2 с непрерывной угловой осцилляцией на сферической шейке 4 изменяется угол положения зерен относительно обрабатываемой поверхности (зерна становятся под разными углами к поверхности при различном угловом положении шлифовального круга). Это способствует повышению качества обработки, так как зерна работают передними и боковыми гранями и вследствие лучшего самозатачивания круга и эффекта неповторяющегося следа.

За счет предотвращения снижения шероховатости поверхности и исключения теплового воздействия при обработке деталей гарантируется бесприжоговость шлифования даже при повышенных режимах, так как зона резания осциллирует, перемещаясь в продольном направлении. Наблюдается прерывистость процесса обработки для некоторых поперечных сечений заготовки при общем непрерывном шлифовании.

Производственные испытания показали, что предлагаемое устройство обеспечивает осцилляцию теплового поля, интенсифицирует процесс обработки вследствие прироста длины дуги контакта круга и детали, наличию угла пересечения траектории движения шлифовального круга с направлением исходной шероховатости, обуславливая сетку следов и характер микрогеометрии как при хонинговании, шлифохонинговании с наложением вибраций.

В качестве инструмента может быть установлен накатник, иглофреза, зубчатый хон, лепестковый круг и другой дисковый инструмент.

Преимуществом устройства является использование стандартного инструмента. Возможность установки величины амплитуды и частоты колебаний путем замены барабана 10 с профильным пазом 12 позволяет легко оптимизировать процесс обработки в производственных условиях при изменении обрабатываемого материала, химико-термической обработки, режущего инструмента, технических условий, режимов резания и др.

Предлагаемое устройство для абразивной обработки с сообщением кругу угловых или, можно назвать, тангенциально-осевых колебаний облегчает съем металла и стружкообразование и полностью подавляет автоколебания, благодаря чему улучшается качество обработанной поверхности, в несколько раз повышается производительность обработки и уменьшается расход энергии на резание и трение с аналогичными показателями при обычных способах шлифования и полирования.

Предлагаемое устройство может быть реализовано на малых и средних станках малой жесткости и заменяет высокоскоростное шлифование.

Источники информации
1. А.с. СССР N 1691083, МКИ B 24 B 41/047, 4686616/08, заявл. 03.05.89, опубл. 15.11.91. Бюл. N 42.

2. А. с. СССР N 1054034, МКИ B 24 B 41/04. Привод шлифовального круга / Гаврилюк В. Н. , Дятлик И.И., Еленевич В.Б. и др. - 3467542/25-08, заявл. 09.07.82, опубл. 15.11.83. Бюл. N 42 - прототип.

Изобретение относится к механической обработке трудношлифуемых, склонных к прижогам металлов и сплавов. Может быть использовано при шлифовании, шлифохонинговании и полировании. Устройство содержит расположенную на сферической шейке шпинделя планшайбу с закрепленным на ней шлифовальным кругом. Планшайба и шейка шпинделя сопряжены по сферической поверхности. Круг расположен симметрично относительно центра сферы шейки. В сферическое отверстие планшайбы вставлено кольцо со сферическим отверстием, сопрягаемое со сферической шейкой шпинделя. Кулачковый механизм угловой осцилляции планшайбы выполнен в виде рычага, шарнирно связанного промежуточной тягой с планшайбой, с установленным на нем роликом, и профилированного барабана. Последний смонтирован на пиноли с возможностью контакта с роликом рычага. При работе устройства угловое положение круга изменяется на величину ±α относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения и проходящей через центр сферы. Применение устройства позволяет оптимизировать процесс обработки, улучшить качество обрабатываемой поверхности и повысить производительность. 5 ил.

Устройство для вибрационного шлифования с сообщением кругу угловых колебаний, содержащее установленную с возможностью осцилляции на сферической шейке шпинделя планшайбу с расположенным симметрично относительно центра ее сферического отверстия шлифовальным кругом и кулачковый механизм угловой осцилляции планшайбы, отличающееся тем, что оно снабжено кольцом, сопрягаемым со сферической шейкой шпинделя и вставленным в сферическое отверстие планшайбы, а кулачковый механизм угловой осцилляции выполнен в виде рычага, шарнирно связанного промежуточной тягой с планшайбой, с установленным на нем роликом, и профилированного барабана, смонтированного на пиноли с возможностью контакта с роликом рычага.