СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ ВИНТОВ МНОГОНИТОЧНЫМ КРУГОМ Российский патент 2001 года по МПК B23G1/36 

Изобретение относится к машиностроению, к областям станкостроения и технологии машиностроения, может быть использовано при финишной абразивной обработке винтовых поверхностей винтов преимущественно с большим углом подъема из труднообрабатываемых материалов.

Известен способ абразивной обработки многониточными шлифовальными кругами на резьбошлифовальных станках, например, мод. 5Д822В, MB 140 и др. кругами из эльбора при установке детали в центрах с поддерживающими люнетами и обильным охлаждением [1].

Обработка проводится многониточными абразивными кругами с припуском (0,05...0,06)P на толщину витка. Шлифовальный круг с кольцевыми нитками вращается с частотой n_кр. Продольная подача осуществляется поступательным перемещением изделия относительно рабочей поверхности круга вдоль шлифуемой резьбы. Шлифование производят за один проход.

Известный способ не позволяет интенсифицировать режимы резания, так как мелкозернистые круги, рекомендуемые для получения минимальной шероховатости, при интенсивных режимах дают прижоги.

Слишком твердые круги при традиционном способе шлифования быстро засаливаются, слишком мягкие - быстро изнашиваются, что влияет на точность изготовления винтов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ абразивной обработки многониточными шлифовальными кругами на резьбошлифовальных станках, например, мод. 5Д822В, MB 140, станках фирмы Матрикс (Великобритания) и др. кругами из эльбора при установке детали в центрах с поддерживающими люнетами и обильным охлаждением [2]. Обработка проводится многониточными абразивными кругами с припуском (0,05...0,06)P на толщину витка. Шлифовальный круг с кольцевыми нитками вращается с частотой n_кр. На рабочем профиле круга заправляют коническую или ступенчатую заборную часть. Продольная подача осуществляется поступательным перемещением изделия относительно рабочей поверхности круга вдоль шлифуемой резьбы. Шлифование производят за один проход.

Известный способ не позволяет интенсифицировать режимы резания, так как мелкозернистые круги, рекомендуемые для получения минимальной шероховатости, при интенсивных режимах дают прижоги.

Слишком твердые круги при традиционном способе шлифования быстро засаливаются, слишком мягкие - быстро изнашиваются, что влияет на точность изготовления винтов.

Задачей изобретения является повышение качества и производительности обработки винтов за счет использования более твердого и менее зернистого многониточного шлифовального круга с аксиально-смещенными режущими слоями кольцевых ниток, т. е., режущими слоями кольцевых ниток, наклоненными под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга.

Поставленная задача решается предлагаемым способом шлифования винтов многониточным кругом, включающим сообщение инструменту независимого вращательного движения, а заготовке - вращения и поступательного перемещения, связанного с продольной подачей, равной шагу обрабатываемого винта, причем используют сборный многониточный шлифовальный круг из отдельных кругов прямого профиля высотой B_к не менее половины шага t обрабатываемого винта, установленных друг от друга на расстоянии (t - B_к) под острым углом α к плоскости, перпендикулярной общей оси вращения кругов, при этом угол α установки кругов выбирают по формуле:
α = arc tg[(t - B_к)/D_и]
где D_и - наружный диаметр шлифовального круга;
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом, на котором приведена схема обработки по предлагаемому способу с установкой детали - винт винтового насоса в патроне и на заднем центре с использованием подвижного люнета многониточным сборным шлифовальным кругом с режущими слоями кольцевых ниток, наклоненными под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга.

Окончательную операцию финишной абразивной обработки винтов 1 (например, винтов винтовых насосов ЭВН5-25-1500, имеющих профиль и размеры D, D₁, t, e, e₁, показанные на чертеже) по предлагаемому способу проводят многониточным сборным шлифовальным кругом 2. Шлифовальный круг с кольцевыми нитками вращается с независимой скоростью v_и, определяемой режущими свойствами абразива. Продольная подача, равная шагу обрабатываемого винта, осуществляется поступательным перемещением изделия относительно рабочей поверхности круга вдоль шлифуемого винта. Шлифование производят за один проход.

Обрабатываемую заготовку - винт 1 закрепляют в патроне 3 шпинделя 4 бабки 5 и поджимают центром 6 задней бабки 7.

На шпинделе 8 с помощью косых шайб 9, установленных с каждого края по две штуке, закреплены под острым углом α к плоскости, перпендикулярной общей оси вращения сборного круга, отдельные абразивные круги 10 высотой B_к не менее половины шага t прямого профиля.

Отдельные абразивные круги 10 с помощью проставочных шайб 11 установлены на расстоянии друг от друга, равном (t - B_к), под острым углом α к плоскости, перпендикулярной общей оси вращения сборного круга, при этом угол установки определяют из условия:
α =arctg[(t-B_к)/D_и],
где D_и - наружный диаметр шлифовального круга;
t - шаг обрабатываемой винтовой поверхности;
B_к - высота отдельного шлифовального круга.

Благодаря развороту отдельных кругов на угол α периферийная режущая поверхность каждого будет осциллировать, захватывая зону резания B_о= t, в два раза большую, чем высота отдельного круга B_к = t/2. Больше того, осциллирующая зона резания, оставляя синусоидальный след на обрабатываемой поверхности, позволяет прерывать резание для некоторых поперечных сечений обрабатываемой детали, давая возможность снизить теплонапряженность процесса резания. Таким образом, способ позволяет использовать преимущества прерывистого резания при непрерывном шлифовании.

Предлагаемый способ положительно влияет на выбор характеристики круга. Если мелкие резьбы при традиционном шлифовании нарезают обычно кругами с меньшей зернистостью, чем резьбы с крупным шагом, так как с помощью мелкозернистых кругов получается менее шероховатая поверхность резьбы, но они менее производительные, чем крупнозернистые и при интенсивных режимах резания могут дать прижоги, то применяя предлагаемый способ, благодаря осцилляции аксиально-смещенного режущего слоя отдельных кругов сборочного многониточного шлифовального круга, появляется возможность использовать мелкозернистые круги для шлифования винтов с крупным шагом на интенсивных режимах резания, гарантируя бесприжоговость шлифования, менее шероховатую поверхность и высокую производительность.

При традиционном шлифовании винтов многониточными кругами слишком твердые круги быстро засаливаются, слишком мягкие - быстро изнашиваются, что отрицательно влияет на точность изготовления винтов.

Предлагаемый способ обработки сборочным многониточным кругом с аксиально-смещенными режущими слоями отдельных кругов способствует самозатачиванию инструмента, большему периоду стойкости между переточками, повышает точность, качество и производительность изготовления винтов.

По мере износа и правки сборочного круга наружные диаметры его отдельных кругов уменьшаются и не будут захватывать необходимую ширину шлифования B_о = t, поэтому необходимо с каждой переточкой и правкой отдельных кругов увеличивать их угол α наклона относительно плоскости, перпендикулярной общей оси вращения. Это увеличение можно осуществлять с помощью двух косых шайб 9, которые установлены с каждого торца сборочного круга, путем их взаимного разворота относительно друг друга на некоторый угол.

Пример. Обрабатывался винт левый H41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имеет следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта ⊘ 27^-0,05 мм, эксцентриситет e₁ = 1,65 мм, e = 3,3 мм, шаг t = 28^±0,01 мм, шероховатость R_a = 0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса - 5,8 кг. Припуск на сторону - 0,25 мм. Обработка проводилась на модернизированном токарно-винторезном станке мод. 16К20, с инструментальной шлифовальной головкой, установленной на суппорте, сборным абразивным многониточным кругом, состоящим из отдельных кругов типа ПП 200x16x32 44А25НСМ110К ГОСТ 2424-83 (вместо 44А 8-16 ВМ1-ВМ2 8-12 К - по базовому варианту), скорость головки v_и = 31,42 м/с, n_и = 3000 об/мин, окружная скорость заготовки v_д = 15,1 м/мин, n_д = 160 об/мин, продольная подача S_пр = 28 мм/об, угол наклона новых отдельных кругов α = 3^o16'максимально изношенных (до ⊘ 70 мм) - α_APC = 9^o5', требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через T_м = 3,8 мин (против T_м^баз = 16,5 мин по базовому варианту при традиционном шлифовании на модернизированном токарном станке 1К62 со шлифовальной головкой на суппорте на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.

Благодаря применению предлагаемого способа шлифования винтовых поверхностей винтов многониточным шлифовальным кругом улучшилось качество, повысилась производительность обработки за счет использования сборного многониточного круга с отдельными кругами с аксиально-смещенным режущим слоем, менее зернистых, более твердых и уменьшился расход абразива.

Свободный доступ смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону шлифования сборочным многониточным кругом также способствовал увеличению производительности
Источники информации
1. Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для машиностроительных специальностей вузов /А.А. Гусев, Е.Р. Ковальчук, И.М. Колесов и др. - М.: Машиностроение, 1986, с. 318-319.

2. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аникин, Н. Г. Бойм и др. /Под общ. ред. А.А. Панова. - М.: Машиностроение, 1988, с. 523-531 - прототип.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при финишной обработке винтовых поверхностей винтов преимущественно с большим углом подъема из труднообрабатываемых материалов. Отдельные абразивные круги устанавливают на некотором расстоянии друг от друга под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения сборного круга. Высота кругов - не менее половины шага t обрабатываемой винтовой поверхности. Шлифовальный круг с кольцевыми нитками вращается с независимой скоростью. Продольную подачу осуществляют поступательным перемещением изделия относительно рабочей поверхности круга вдоль шлифуемого винта с величиной, равной шагу обрабатываемого винта. Благодаря развороту отдельных кругов на угол α, периферийная поверхность каждого будет осциллировать, что позволяет использовать преимущества прерывистого резания при непрерывном шлифовании. Использование способа ведет к повышению производительности обработки, точности и качеству изготовления винтов. 1 ил.

Способ шлифования винтов многониточным кругом, включающий сообщение инструменту независимого вращательного движения, а заготовке - вращения и поступательного перемещения, связанного с продольной подачей, равной шагу обрабатываемого винта, отличающийся тем, что используют сборный многониточный шлифовальный круг из отдельных кругов прямого профиля высотой В_к не менее половины шага t обрабатываемого винта, установленных друг от друга на расстоянии t - В_к под острым углом α к плоскости, перпендикулярной общей оси вращения кругов, при этом угол α установки кругов выбирают по формуле
α = arctg[(t-В_к)/D_н],
где D_н - наружный диаметр шлифовального круга.