УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА Российский патент 2002 года по МПК B24B45/00 

Изобретение относится к станкостроению, обработке абразивным инструментом, и может быть использовано при скоростном и глубинном шлифовании различных трудношлифуемых материалов, склонных к прижогам.

Известно устройство в виде планшайбы для крепления шлифовального круга, состоящее из двух прижимных фланцев, между которыми устанавливается инструмент [1]. Причем в средней части одного из фланцев, выполненной в виде наружной и внутренней поверхностей гиперболоидов вращения, имеются упругие элементы, образованные продольными пазами.

Недостатками известного устройства является невозможность возбуждения циклических колебаний по причине отсутствия переменной по величине силы, циклически воздействующей на упругие элементы. Вследствие физических процессов, происходящих в зоне контакта шлифовального круга с обрабатываемой заготовкой при постоянных режимах резания, действует постоянная сила резания, которая больше крутильной жесткости устройства. Эта постоянная сила за один ход стола шлифовального станка заставляет только один раз совершить крутильное колебание шлифовального станка относительно шпинделя. В итоге данное устройство будет совершать одно колебательное движение при смене направления продольной подачи. Циклические вибрационные колебательные движения с помощью данного устройства можно осуществить, если циклически изменять режимы резания (продольную подачу, глубину резания, частоту вращения и др. факторы), что весьма сложно и приведет к дополнительному проектированию и изготовлению возбудителя колебаний.

В качестве прототипа и наиболее близкого к предлагаемому выбрано устройство для крепления шлифовального круга, содержащее корпус и прижимной фланец, при этом оно снабжено переходным фланцем с буртиком, двумя косыми шайбами, предназначенных для установки шлифовального круга под углом к плоскости вращения и торсионом в виде втулки, в средней части которой выполнены пазы, а по торцам - буртики, один из которых жестко соединен с корпусом, а другой - с переходным фланцем, причем торсионная втулка расположена между корпусом и переходным фланцем и соосна им [2].

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции торсионной втулки и дороговизна ее изготовления, а также быстрый износ наружной и внутренней цилиндрических поверхностей в связи с наличием пазов и малой площади контакта с сопрягаемыми поверхностями корпуса и переходного фланца. При износе выше названных поверхностей торсионной втулки и появлении зазора резко снижается виброустойчивость, точность и шероховатость обрабатываемой поверхности. Кроме того, само устройство отличается большими диаметральными размерами и требует дополнительной расточки отверстия в шлифовальном круге, а это снижает коэффициент использования абразивного материала.

Задачами изобретения являются упрощение конструкции, уменьшения габаритов, повышение технологичности в изготовлении и сборке и надежности работы за счет осуществления поворота и осевого перемещения инструмента посредством торсиона в виде планки, расположенной на оси шпинделя шлифовального станка.

Это достигается с помощью предлагаемого устройства для крепления шлифовального круга, содержащее корпус и переходной фланец, при этом оно снабжено втулкой, запрессованной на корпусе и выполняющей роль подшипника скольжения, штифтом, неподвижно соединенным с переходным фланцем, на котором расположена амортизационная втулка, входящая в паз корпуса, и торсионом в виде планки, расположенной одним концом в осевом пазу корпуса, и неподвижно с ним соединена с помощью поперечного штифта, другим концом - в осевом пазу переходного фланца и с ним соединена неподвижно с помощью поперечного штифта.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для крепления шлифовального круга под углом к плоскости вращения, продольное сечение; на фиг.2 - вид слева А на фиг.1; на фиг.3 - общий вид устройства, повернутого относительно предыдущего (фиг.1) положения на 180^o; на фиг.4 - вид Б на фиг.1.

Устройство для крепления шлифовального круга 1 содержит корпус 2, который имеет справа (согласно фиг.1) фланец с резьбовыми отверстиями 3 для установки на шпинделе (на фиг.1 не показан) шлифовального станка; переходной фланец 4 с буртиком с косым торцом 5, на котором базируется с помощью прокладок под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, шлифовальный круг 1, косую шайбу 6 и гайку 7, с помощью которой закрепляют инструмент.

На цилиндрической наружной поверхности корпуса 2 запрессована втулка 8, выполняющая роль подшипника скольжения. Переходной фланец 4 по скользящей посадке без зазора между отверстием фланца и втулкой 8 установлен соосно на корпусе 2.

Передача вращающего момента от корпуса 2 на переходной фланец 4 и далее на шлифовальный круг 1 осуществляется с помощью торсионной планки 9, расположенной одним концом в осевом пазу корпуса 2, и неподвижно с ним соединена с помощью поперечного штифта 10, другим концом - в осевом пазу переходного фланца 4 и с ним соединена неподвижно с помощью второго поперечного штифта 11.

Ограничителем угла поворота переходного фланца 4 с кругом 1 относительно корпуса 2 является штифт 12, неподвижно соединенный одним концом с переходным фланцем 4, на другом - расположена амортизационная втулка 13, входящая в паз 14 корпуса 2.

Упругий элемент 9 - торсионная планка обеспечивает возможность относительного поворота переходного фланца 4 на корпусе 2 при увеличении сил резания и возврат фланца в исходное положение при снижении сил, способствуя возникновению крутильных или тангенциальных колебаний.

Кроме того, торсионная планка 9, закручиваясь при увеличении сил резания и раскручиваясь при уменьшении их, увеличивается и уменьшается в длине, перемещая тем самым в осевом направлении фланец 4 с кругом 1 и способствуя возбуждению осевых колебаний.

Вследствие физических процессов, происходящих в зоне контакта наклонного под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, шлифовального круга 1 с обрабатываемой деталью таких как: запаздывание силы шлифования относительно упругих перемещений; циклическое возникновение и продольное действие силы Р_x при встречном набегании торца шлифовального круга на обрабатываемый припуск заготовки, движущейся с продольной подачей S_пр; отсутствие или падение до минимума силы Р_x при совпадении силы и продольной подачи заготовки; убывающая зависимость силы трения от скорости и др., шлифовальный круг 1 совершает крутильно-осевые или тангециально-осевые колебания.

Устройство для крепления шлифовального круга работает следующим образом. Шлифовальный круг, установленный под углом к плоскости вращения, обеспечивает осцилляцию теплового поля, позволяет интенсифицировать процесс обработки вследствие прироста дуги контакта круга с заготовкой и улучшить условия самозатачиваемости инструмента. При этом в процессе работы при перемещении зоны контакта круга с заготовкой навстречу S_пр продольной подачи заготовки (фиг.3) возникает дополнительная осевая сила Р_x резания абразивными зернами, которые находятся на торце и участвуют в обработке. Это обстоятельство вынуждает торсионную планку закручиваться на больший угол и уменьшаться в длине.

При перемещении зоны контакта круга с заготовкой попутно S_пр продольной подачи заготовки (фиг. 1) сила Р_x изменит направление на противоположное и уменьшится по величине. Уменьшение силы Р_x обусловлено уменьшением снимаемого припуска, так как шлифовальный круг осуществляет резание уже по предварительно шлифованной (см. выше) поверхности, при этом сила Р_x заставляет торсионную планку раскручиваться.

В результате такого взаимодействия круга с заготовкой возникают крутильно-осевые фрикционные автоколебания с амплитудой, зависящей от жесткости упругого элемента, режимов резания и др.

Вибрации в этих направлениях создают перекрестное движение абразивных зерен относительно скорости подачи заготовки и периодически изменяют скорость резания и силу трения. Благодаря этому облегчается съем материала и стружкообразование, улучшается самозатачивание абразивных зерен, качество обработанной поверхности, в несколько раз повышается производительность обработки и уменьшается расход энергии на резание и трение по сравнению с аналогичными показателями при традиционных способах шлифования.

В предложенном устройстве крутильно-осевые движения шлифовального круга достигаются за счет переменной силы, возникающей в зоне контакта инструмента с заготовкой при использовании кругов, установленных под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, т.е. с аксиально-смещенным режущим слоем, и упругого элемента торсионной планки.

Такое вибрационное вращение круга позволяет исключить отдельный вибрационный механизм со специальным приводом, что существенно упрощает конструкцию устройства крепления шлифовального круга для вибрационного шлифования, повышает ее надежность и улучшает габаритно-массовые показатели.

Источники информации, принятые во внимание
1. А.с. СССР 961933, кл. В 24 В 45/00, 1982.

2. Патент РФ 2146600, кл. В 24 В 45/00. Степанов Ю.С., Афанасьев Б.И., Бородин В.В. Устройство для крепления шлифовального круга. Заявка 98120071/02, заяв. 05.11.98, опуб. 20.03.2000. Бюл. 8 - прототип.

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при скоростном и глубинном шлифовании различных трудношлифуемых материалов, склонных к прижогам. Устройство для крепления шлифовального круга содержит корпус и переходной фланец. На корпусе запрессована втулка, выполняющая роль подшипника скольжения. Неподвижно соединенный с переходным фланцем штифт через амортизационную втулку входит в паз корпуса. Торсион в виде планки расположен одним концом в осевом пазу корпуса и неподвижно с ним соединен с помощью поперечного штифта, а другим концом - в осевом пазу переходного фланца, с которым соединен неподвижно с помощью поперечного штифта. Устройство позволяет возбуждать тангенциально-осевые колебания за счет переменной силы, возникающей в зоне контакта инструмента с заготовкой при использовании кругов, установленных под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, и упругого элемента в виде торсионной планки. Такое вибрационное вращение круга позволяет исключить отдельный вибрационный механизм со специальным приводом, что существенно упрощает конструкцию устройства крепления шлифовального круга для вибрационного шлифования, повышает ее надежность и улучшает габаритно-массовые показатели. 4 ил.

Устройство для крепления шлифовального круга, содержащее корпус и переходной фланец, отличающееся тем, что оно снабжено втулкой, запрессованной на корпусе и выполняющей роль подшипника скольжения, неподвижно соединенным с переходным фланцем штифтом, на котором расположена амортизационная втулка, входящая в паз корпуса, и торсионом в виде планки, расположенной одним концом в осевом пазу корпуса и неподвижно с ним соединенной с помощью поперечного штифта, а другим концом - в осевом пазу переходного фланца и неподвижно с ним соединенной с помощью поперечного штифта.