СПОСОБ ПЛОСКОГО ШЛИФОВАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК B24B7/02 B24D7/02 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при шлифовании труднообрабатываемых материалов, в частности на плоскошлифовальных станках, станках с ЧПУ, гибких производственных модулях для финишных операций.

Известен способ многопроходного плоского шлифования на плоскошлифовальном станке с круглым столом и горизонтальным шпинделем [1]. На последний соосно с первым кругом и на расстоянии, равном диаметру стола, на котором закрепляются обрабатываемые заготовки, устанавливают второй абразивный круг с идентичными характеристиками и размерами.

Недостатками известного способа являются сложность реализации его и дороговизна изготовления специального плоскошлифовального станка с круглым столом и горизонтальным шпинделем, имеющим возможность регулировки расстояния между кругами, сидящими на одном шпинделе. Кроме того, способ неэффективен и не обеспечивает возможность повышения интенсивности обработки и повышенного качества при шлифовании высокопрочных материалов и металлов с напыленными износостойкими покрытиями на основе оксидов, карбидов, нитридов и боридов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ плоского шлифования, при котором шлифовальному кругу сообщают вращение и движение подачи, а заготовке - возвратно-поступательное перемещение относительно круга, при этом берут второй шлифовальный круг, устанавливают его соосно первому со смещением вдоль оси и сообщают вращение в направлении, противоположном вращению первого [2].

Недостатками известного способа являются высокий температурный режим работы кругов при повышении интенсивности обработки, кроме того, способ малоэффективен и не обеспечивает возможность повышенного качества при шлифовании высокопрочных материалов и металлов, например с напыленными износостойкими покрытиями на основе оксидов, карбидов, нитридов и боридов, из-за появления прижогов и микротрещин на обрабатываемой поверхности и затрудненного попадания СОЖ в зону обработки, а также повышенный расход абразива.

Задачей изобретения является повышение производительности обработки высокопрочных материалов при сохранении качества изделия и снижение энергозатрат на единицу объема снимаемого металла.

Поставленная задача решается предлагаемым способом плоского шлифования, включающим сообщение двум шлифовальным кругам, установленным на коаксиальных валах, вращения в противоположных направлениях и движения подачи, а заготовке - возвратно-поступательного перемещения относительно кругов, при этом круги вращают с равной частотой вращения, а первый из кругов устанавливают под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, для осцилляции зоны резания.

Сущность предлагаемого способа плоского шлифования поясняется чертежами.

На фиг.1 показан пример реализации предложенного способа; на фиг.2 - кинематическая схема станка для его осуществления (цепи подач условно не показаны); фиг.3 - схема расположения шлифовальных кругов на шпиндельном узле и развертки следа инструментов на обрабатываемой поверхности.

Предложенный способ плоского шлифования реализован на плоскошлифовальном станке, который модернизирован следующим образом.

Первый шлифовальный круг 1 и второй шлифовальный круг 2 расположены в шпиндельном узле 3 шлифовальной бабки 4.

Последняя, в свою очередь, установлена с возможностью вертикального перемещения на колонне 5, где в ее основании расположены поперечный суппорт 6 и стол 7 продольной подачи, на магнитной плите 8 которого закреплена обрабатываемая заготовка 9.

Цепь главного движения связывает шлифовальный круг 1 через шпиндель 10, ременную передачу 11-12 с двигателем М.

Второй шлифовальный круг 2 связан посредством полого шпинделя 13, размещенного в шпиндельном узле 3 на гидростатических опорах, во внутренних опорах которого находится шпиндель 10, через зубчатые передачи 14-15, 16-17 и ременную передачу 11-12 с двигателем М.

Предложенный способ плоского шлифования осуществляют следующим образом. Шлифовальный круг 1 прямого профиля типа ПП (ГОСТ 2424-83) устанавливают на валу 10 под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, предварительно расточив центральное отверстие в шлифовальном круге под углом 90^°-α к торцам. Шлифовальный круг 2 прямого профиля устанавливают на полом валу 13 традиционно (фиг. 3). Благодаря такой конструкции и установки первого круга зона резания его будет осциллировать вдоль оси с частотой, равной частоте вращения инструментов.

Температура в зоне шлифования первого круга понижается, так как шлифование производится с определенными интервалами для некоторых участков заготовки в результате осцилляции режущего рабочего слоя и за время разрыва процесса происходит охлаждение этих участков.

В результате осцилляции зоны резания одного из кругов и противоположной направленности вращения кругов гарантируется бесприжоговость обработки, улучшение качества обрабатываемой поверхности, что позволяет интенсифицировать процесс шлифования. Кроме того, повышается эффективность абразивной обработки благодаря знакопеременным деформациям срезаемого слоя заготовки за счет автоматического изменения направления вращения абразивных зерен шлифовальных кругов.

Последующий шлифовальный круг, идущий за предыдущим, автоматически создает знакопеременные деформации сдвига в поверхностном слое заготовки и постоянно осуществляет резание против направления векторов текстуры срезаемого слоя предыдущим кругом. В результате уменьшается сила резания и появляется возможность повышения производительности.

Предлагаемый способ плоского шлифования двумя разнонаправленными вращающимися кругами, один из которых установлен под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения (фиг.3), особенно эффективен при глубинном шлифовании, где впереди идущий круг, установленный под углом, снимает основную величину припуска с использованием эффекта осцилляции, а второй - калибрует, зачищает и окончательно профилирует обрабатываемую поверхность.

Пример. На модернизированном плоскошлифовальном станке с прямоугольным столом мод. 3Б722 шлифуется плоская поверхность планки шириной В=110 мм и длиной 1=280 мм; высота планки h₁=20_-0,03 мм. Шероховатость поверхности R_a= 0,63 мкм. Припуск на сторону h=0,3 мм. Материал заготовки - сталь 45 закаленная, твердостью HRC 45. Заготовка установлена и закреплена на магнитном столе станка. Способ реализуется на модернизированном плоскошлифовальном станке с дополнительным приводом и измененным шпиндельным узлом.

1. Выбираем шлифовальный круг - ПП24А16ПСМ27К1А 35 м/с. У станка мод. 3Б722 D_к= 450 мм; ширину (высоту) принимаем В_к=20 мм. Угол наклона первого осциллирующего шлифовального круга принимаем из расчета равенства амплитуды колебания половине высоте круга
tqα = B_к/2D_к = 20/2•450 = 0,0222,α = 1^°16′21″.
Первый круг (слева на фиг. 4) устанавливаем под углом α = 1^°16′21″ к плоскости, перпендикулярной оси вращения, так что ширина шлифуемой поверхности, захватываемой при одном проходе двумя кругами, установленными на расстоянии 5 мм друг от друга, равна 55 мм.

2. Скорость шлифовального круга при n_к=1450 об/мин - v_к=34,3 м/с.

3. Скорость движения детали (скорость продольного перемещения стола) v_д= 20 м/мин (0,33 м/с).

4. Глубина шлифования (вертикальная подача круга) -t=0,01 мм (на реверс шлифовальной бабки).

5. Поперечная подача принималась в долях ширины круга s_д=0,25. Тогда s= 0,25•55=13,75 мм/ход стола.

6. Машинное время
Т_м= НLhК/(1000 v_дstm) = 120•295•0,3•1,4/(1000•20•13,75•0,01) = 5,41 мин, где Н=110+5+5=120 мм; L=280+15=295 мм; заг. К=1,4 (выхаживание).

Хотя обработка проводилась при повышенной производительности (при традиционном шлифовании кругом высотой 63 мм требуется Т_м=7,84 мин) съема металла, появление прижогов на обработанных поверхностях зафиксировано не было.

Таким образом, особенностью предлагаемого способа плоского шлифования является совмещение осцилляции зоны шлифования, улучшающей тепловой баланс инструмента, повышающей его стойкость и уменьшающей засаливаемость, с обеспечением знакопеременных деформаций сдвига в поверхностном слое и осуществлению резания против направления текстуры срезаемого слоя, которые расширяют технологические возможности, обеспечивают повышение производительности обработки при сохранении качества изделия, снижают энергозатраты на единицу объема снимаемого металла.

Способ обеспечивает экономию абразивного материала и свободный подвод смазывающе-охлаждающей жидкости (например, дополнительно между кругами) в зону обработки, что также повышает производительность шлифования.

Предлагаемый способ эффективен и обеспечивает возможность повышения интенсивности обработки и получение повышенного качества при шлифовании высокопрочных материалов и металлов с напыленными износостойкими покрытиями на основе оксидов, карбидов, нитридов и боридов.

Источники информации
1. Костин Н. В., Костин А.Н. Автоматизированное обеспечение знакопеременных деформаций в срезаемом слое при шлифовании. // Станки и инструменты. -1990. - 5. - С. 19-20.

2. А. с. СССР 1796414, МКИ В 24 В 1/00, опубл. 23.02.93. Бюл. 7 -прототип.

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при шлифовании труднообрабатываемых материалов, в частности на плоскошлифовальных станках, станках с ЧПУ, гибких производственных модулях для финишных операций. Способ включает сообщение двум шлифовальным кругам, закрепленным на коаксиальных валах, вращения в противоположных направлениях с равной частотой, а заготовке - возвратно-поступательного перемещения относительно кругов. Один из них устанавливают под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, для осцилляции его зоны резания. Использование способа ведет к повышению производительности обработки высокопрочных материалов при сохранении качества изделия и снижению энергозатрат на единицу объема снимаемого металла. 3 ил.

Способ плоского шлифования, включающий сообщение двум шлифовальным кругам, установленным на коаксиальных валах, вращения в противоположных направлениях и движения подачи, а заготовке - возвратно-поступательного перемещения относительно кругов, отличающийся тем, что круги вращают с равной частотой вращения, а первый из кругов устанавливают под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, для осцилляции зоны резания.