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 дефектообразованиям в виде прижогов и микротрещин.

Известен сборный шлифовальный круг, выполненный в виде закрепленных на общем валу с осевым зазором один относительно другого и наклонных к плоскости вращения абразивных дисков [1].

Недостатком известного сборного шлифовального круга является сложность процесса обработки, так как при шлифовании широких поверхностей необходимо осуществление продольной и поперечной подач. При шлифовании же только с поперечной подачей места стыков дисков на обрабатываемой поверхности оставляют дефекты, что недопустимо.

Кроме того, при шлифовании широких поверхностей увеличивается трение в зоне контакта круга с изделием, в результате самовозбуждаются вредные интенсивные колебания с частотой собственных изгибных колебаний либо изделия, либо шлифовального шпинделя с кругом. В связи с уменьшением устойчивости и возникновением такого рода вредных колебаний в процессе шлифования известный сборный шлифовальный круг быстро теряет свои режущие свойства, появляется повышенная шероховатость и образуются прижоги на обработанной поверхности.

В качестве прототипа выбрано устройство для крепления шлифовального круга под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга, при этом круг крепят на шпинделе с помощью упругого гофрированного элемента [2].

Недостатками известного устройства для крепления шлифовального круга являются быстрый износ контактирующих поверхностей корпуса и упругой втулки, которые сопрягаются по скользящей посадке H7/h6, при этом при появлении увеличенного зазора уменьшается устойчивость процесса, возникают вредные колебания, ухудшающие шероховатость обрабатываемой поверхности, шлифовальный круг быстро теряет режущие свойства, образуются прижоги и микротрещины на шлифуемой поверхности.

Кроме того, степень упругости упругого гофрированного элемента для различных условий и режимов обработки требуется различная. Конструкция прототипа не предусматривает ни регулировку степени упругости, ни смену упругого гофрированного элемента.

Задачей изобретения является снижение теплонапряженности при повышенном съеме металла, повышение стойкости инструмента и производительности обработки с сохранением преимуществ процесса прерывистого шлифования, а также повышение виброустойчивости процесса и улучшения качества поверхности, кроме того, повышение надежности работы и возможности регулировки и смены гофрированного элемента при изменении условий обработки и режимов резания.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для крепления шлифовального круга, содержащее корпус и переходной фланец с гофрированным элементом, при этом гофрированный элемент выполнен из двух тарельчатых пружин и установлен с торцов переходного фланца и закреплен с помощью дополнительной гайки, причем один из торцов переходного фланца и наружный буртик корпуса снабжен планками, установленными в пазах, выполненных симметрично с двух сторон в основании одной из тарельчатых пружин, а между корпусом и переходным фланцем расположена втулка, жестко скрепленная с корпусом.

Особенности конструкции устройства для крепления шлифовального круга поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для крепления шлифовального круга под углом к плоскости вращения, продольный разрез; на фиг.2 - вид слева по А на фиг.1; на фиг.3 - вид сверху по Б на фиг.1; на фиг.4, 5 - упругие пружинные шайбы; на фиг.6 - элемент В на фиг.1; на фиг.7 - вид по Г на фиг. 6.

Устройство для крепления шлифовального круга 1 под углом к оси вращения содержит корпус 2, установленный на шпинделе станка, прижимных косых шайб 3 и 4, угол между торцами которых определяет угол наклона круга к плоскости вращения, переходной фланец 5 в виде втулки с буртиком с одной стороны и резьбовой шейкой - с другой, гайку 6 для крепления круга 1 на переходном фланце 5, гофрированный элемент, состоящий из двух тарельчатых пружин: малой 7 и большой 8, которые устанавливаются с торцов переходного фланца 5 с помощью дополнительной гайки 9, позволяющей регулировать их упругость. Кроме того, между корпусом 2 и переходным фланцем 5 расположена втулка 10, выполняющая роль подшипника скольжения, которая запрессована на корпусе.

Для передачи вращающего момента с корпуса 2 на фланец 5 с кругом 1 один из торцов (правый, см. фиг.1) переходного фланца 5 имеет планки 11 (фиг.6-7), которые расположены радиально и входят в пазы, прорезанные в тарельчатой пружине 8, а наружный буртик корпуса 2 имеет планки 12, которые также расположены радиально и входят в пазы, прорезанные в тарельчатой пружине 8.

Установка шлифовального круга 1 под углом α к плоскости вращения и вызванное этим аксиальное смещение режущего периферийного слоя приводит к возникновению дополнительной продольной составляющей силы резания Р_x при встречном движении, например, левого торца (см. фиг.3) и заготовки, движущейся с продольной подачей S_nр. Причем, сила P_x возникает и действует в продольном направлении в течение полоборота вращения шлифовального круга, когда левый торец его набегает на заготовку.

За следующие пол-оборота круга, когда движение зоны резания в продольном направлении совпадает с S_np заготовки, продольная сила Р_x, действующая на левый торец, падает до нуля. Вышесказанное справедливо для процесса шлифования с продольной подачей, при этом упругая тарельчатая пружина 8 работает только на сжатие и круг 1 получает продольные вибрационные перемещения в количестве, равном частоте вращения круга. При смене направления подачи на сжатие будет работать тарельчатая пружина 7.

При шлифовании с поперечной подачей продольная дополнительная сила P_x попеременно возникает с торцов круга 1, при набегании торцов на обрабатываемую поверхность заготовки. В этом случае упругие тарельчатые пружины 7 и 8 работают на сжатие и растяжение, при этом увеличивается величина продольных вибрационных перемещений А_пр в количестве, равном частоте вращения круга. Величина А_пр (фиг.1) будет зависеть от конструктивных параметров и жесткости упругих тарельчатых пружин 7 и 8, режимов резания - S_nр; S_t2x и угла наклона круга.

При подборе величины амплитуды А_пр продольных осевых колебаний необходимо учитывать среднее расстояние между выступами микронеровностей, сформированных абразивными зернами. Это повышает режущую способность и самозатачиваемость круга и значительно улучшает шероховатость обработанной поверхности, вследствие реализации принципа неповторимости следа, где каждое последующее абразивное зерно не попадает в риски-царапины, ранее прорезанные предыдущими зернами.

Шлифовальный круг, подвижный осевым колебаниям, создает благоприятную для резания и трения кинематику относительного движения абразивных зерен круга и шлифуемой поверхности детали, сглаживает микронеровности и упрочняет поверхностный слой материала.

Наложенные на вращательное движение круга колебания, направление которых совпадает с осью вращения круга, повышает виброустойчивость системы при обработке. В результате наложения рельеф обрабатываемой поверхности существенно улучшается, так как срезаются возникающие при шлифовании навалы и выступы шероховатости.

Таким образом, достигается улучшение качества обработанной поверхности не только за счет повышения устойчивости, но также и за счет благоприятной кинематики относительного движения круга и детали.

Пример. Проводилась обработка отверстий втулки на внутришлифовальном станке мод. ЗК227В. Материал обрабатываемой заготовки - сталь 45 ГОСТ 1050-88 (НВ260), диаметр обрабатываемого отверстия 130 мм, режущий инструмент - абразивный круг ПВ 100•40•20 24А25ПС25К8А. Режимы обработки: скорость заготовки - 40,8 м/мин (100•1/мин), скорость вращения инструмента - 31,4 м/с, частота вращения инструмента - 6000 мин^-1 ; глубина резания - 0,8 мм. Охлаждающая жидкость - эмульсия, обработку осуществляли за один проход. Для измерения вибраций технологической системы станок-приспособление-инструмент-заготовка использовалась низкочастотная виброизмерительная аппаратура НВА-1.

Были отмечены благоприятные условия резания, виброустойчивость, минимальный нагрев заготовки, хотя обработка проводилась при повышенной производительности съема металла, появление прижогов на обработанной поверхности зафиксировано не было. Шероховатость поверхности - Ra=0,63 мкм.

В процессе шлифования предложенным устройством снижается шероховатость обработанной поверхности в 1,5-2 раза и повышается стойкость круга до 3 раз в сравнении с традиционным шлифованием.

Источники информации
1. Патент США 1976233, кл. 51-34, 1934.

2. Патент РФ 2146586, МКИ В 24 В 1/00, 45/00. Способ шлифования. Степанов Ю. С. , Афанасьев Б.И., Бородин В.В. Заявка 98113502/02 заяв. 15.07.98. опубл. 20.03.2000. Бюл. 8 - прототип.

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при скоростном и глубинном шлифовании различных трудношлифуемых материалов, склонных к дефектообразованиям, в виде прижогов и микротрещин. Устройство для крепления шлифовального круга содержит корпус и переходной фланец с гофрированным элементом. Последний выполнен в виде двух тарельчатых пружин, установленных с торцов переходного фланца. Один из торцов переходного фланца и наружный буртик корпуса снабжены планками, установленными в пазах, выполненных симметрично с двух сторон в основании одной из тарельчатых пружин. Между корпусом и переходным фланцем расположена втулка, жестко скрепленная с корпусом. Наложение на вращательное движение круга колебаний, направление которых совпадает с осью вращения круга, повышает виброустойчивость системы при обработке. В результате наложения рельеф обрабатываемой поверхности существенно улучшается, так как срезаются возникающие при шлифовании навалы и выступы шероховатости. Достигается улучшение качества обработанной поверхности не только за счет повышения устойчивости, но также и за счет благоприятной кинематики относительного движения круга и детали. 7 ил.

Устройство для крепления шлифовального круга, содержащее корпус и переходной фланец с гофрированным элементом, отличающееся тем, что гофрированный элемент выполнен в виде двух тарельчатых пружин, установленных с торцов переходного фланца и закрепленных с помощью дополнительной гайки, причем один из торцов переходного фланца и наружный буртик корпуса снабжены планками, установленными в пазах, выполненных симметрично с двух сторон в основании одной из тарельчатых пружин, а между корпусом и переходным фланцем расположена втулка, жестко скрепленная с корпусом.