УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПОРНОЙ ПОДАЧИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СМЕСИ Российский патент 2003 года по МПК B24B55/02 

Изобретение относится к технологии машиностроения и станкостроению, а именно к устройствам для напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга с аксиально смещенным режущим слоем.

Известно устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) через поры круга, содержащее насадок с приемной и распределительной полостями, при этом оно снабжено установленными между приемной и распределительной полостями клапанами и расположенным в приемной полости накопителем СОЖ [1].

Недостатком известного устройства является не принудительное, а только лишь под действием инерционных сил неэффективное самоистечение СОЖ во все осевые и радиально расположенные поры круга, при этом самоистечение СОЖ происходит по всей периферии круга одновременно и нет целевой направленности подачи СОЖ, например, только в зону контакта круга с заготовкой. Это говорит о неэкономичном расходовании СОЖ.

Известно устройство для подачи СОЖ через поры шлифовального круга, состоящее из неподвижного патрубка, по которому СОЖ подается в конусную насадку и далее в осевые и радиальные каналы, изготовленные во фланце, к внутренней поверхности отверстия круга [2].

Недостатком приведенного устройства является не принудительное, а только лишь под действием инерционных сил неэффективное самоистечение СОЖ во все осевые и радиально расположенные каналы фланца и пор круга, при этом самоистечение СОЖ происходит по всей периферии круга одновременно и нет целевой направленности подачи СОЖ, например, только в зону контакта круга с заготовкой. Это говорит о неэкономичном расходовании СОЖ.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для напорной подачи СОТС через поры шлифовального круга, содержащее насадок с неподвижным патрубком для подвода СОТС [3].

Недостатком приведенного устройства является неэкономичное расходование СОТС и нет целевой направленности подачи СОТС в зону контакта круга с заготовкой.

Задачей изобретения является сокращение расходов СОТС благодаря целенаправленной подаче СОТС и принудительному впрыскиванию ее в зону резания и повышение эффективности охлаждения.

Поставленная задача решается предлагаемым устройством для напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга, содержащим насадок с неподвижным патрубком для подвода СОТС, при этом оно снабжено закрепленным на неподвижном кожухе кольцом и расположенными вокруг насадка со смещением в осевом направлении относительно друг друга цилиндрами, соединенными с насадком радиальными и дренажными каналами и имеющими поршни с уплотнительными манжетами и штоками, опирающимися на упомянутое кольцо, а шлифовальный круг установлен под углом α к плоскости, перпендикулярной оси его вращения, с образованием аксиально смещенного режущего слоя.

Кроме того, устройство снабжено спиральными пружинами, расположенными в бесштоковой полости цилиндров для возврата поршней в первоначальное положение после впрыскивания СОТС и постоянного контакта штоков с кольцом, выполненным с криволинейным торцом, расположенным под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга, при этом штоки выполнены разновысокими.

На фиг. 1 приведено устройство для напорной подачи СОТС через поры шлифовального круга с аксиально смещенным режущим слоем, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - положение круга, повернутого на 180^o относительно положения на фиг.1.

Устройство для напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга с аксиально смещенным режущим слоем под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, содержит неподвижный патрубок 1, прикрепленный к кожуху 2, через который СОТС подают в насадок 3, расположенный на продольной центральной оси вращения инструмента. Под действием центробежной силы СОТС через радиальные каналы 4 и дренажные сливные отверстия 5 поступает в цилиндры 6, которые расположены вокруг насадка 3 и смещены в осевом направлении друг относительно друга на величину угла α.

В цилиндрах 6 имеются поршни 7 с уплотнительными манжетами 8 и штоки 9, опирающиеся на кольцо 10, которое неподвижно закреплено на кожухе 2. Штоки 9 выполнены разновысокими таким образом, что левые торцы штоков расположены в плоскости, перпендикулярной оси вращения, при положении поршней в цилиндрах в крайнем левом положении (согласно фиг.1). Штоки 9 опираются на кольцо 10 с криволинейным расположенным под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, торцом, который задает закон перемещения поршней в цилиндрах. Для снижения сил трения и износа торцов штоков 9, движущихся по кольцу 10, на поверхности торца кольца 10 установлена из антифрикционного материала шайба 11, например, винипластовая.

В бесштоковой полости цилиндров 6 установлены пружины 12, которые обеспечивают возврат поршней после впрыскивания СОТС в первоначальное левое (согласно фиг.1) положение, способствуя полному заполнению цилиндров СОТС, и постоянный контакт штоков 9 с кольцом 10. Насадок 3 и цилиндры 6 закреплены на шпинделе 13 станка, а на внешней поверхности 14 насадка 3 закреплен шлифовальный круг 15 с помощью фланца 16, косой втулки 17 и гайки 18. Шлифовальный круг 15 установлен под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, благодаря наклонному торцу 19 шпинделя 13.

Во внешней поверхности 14 насадка 3 под кругом 15 выполнены отверстия 20 для подвода СОТС. Для более эффективного наполнения всех пор круга на внешней поверхности 14 насадка 3 под кругом 15 проточена окружная канавка 21.

Устройство работает следующим образом.

Закрепляют на шпинделе 13 насадок 3 с кругом 15 и цилиндрами 6. СОТС поступает под давлением через неподвижный патрубок 1 в центральный осевой насадок 3. При обработке СОТС вытекает через радиальные каналы 4 в цилиндры 6 и прижимается к стенкам цилиндров в местах отверстий 20. Под собственным давлением и действием центробежных сил СОТС через отверстия 20 попадает во внутреннюю полость круга 15 и окружную канавку 21. Затем через поры круга 15 на периферию круга и в зону резания.

Благодаря набеганию штока 9 на торец кольца 10 поршень 7 начинает осевое перемещение относительно цилиндра 6, выдавливая СОТС и дополнительно впрыскивая ее через радиальные каналы пор в зону резания, когда данный цилиндр находится в нижнем положении (согласно фиг.1, 3) относительно оси вращения инструмента.

Таким образом, каждый цилиндр 6, проходя нижнее положение относительно продольной оси, дополнительно целенаправленно впрыскивает в зону контакта круга 15 с заготовкой порцию СОТС.

Предлагаемое устройство для напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга с аксиально смещенным режущим слоем обеспечивает подачу СОТС только во время обработки (при вращении круга 15) и позволяет дозировать количество СОТС дополнительным впрыскиванием только в зону резания.

Предлагаемое устройство повышает эффективность действия СОТС, так как СОТС, поступая через поры круга непосредственно в зону резания, создает смазочные пленки на абразивных зернах, существенно уменьшает коэффициент трения зерна и связки о материал обрабатываемой заготовки, что приводит к снижению сил трения и температуры в зоне резания.

Кроме того, после каждого прохождения очередного напорного цилиндра нижнего положения на обрабатываемую поверхность за счет дополнительного впрыскивания направляются мощные струи эмульсии, обладающие хорошим охлаждающим действием и имеющие высокую скорость движения относительно заготовки.

Высокая относительная скорость движения в совокупности с высоким охлаждающим действием СОТС обеспечивает устранение прижогов и других дефектов поверхности на высоких режимах шлифования.

Проводили обработку плоской поверхности планки на плоскошлифовальном станке с прямоугольным столом мод. 3Б722. Размеры планки 110•280•20_-0,03. Материал обрабатываемой заготовки - сталь 45 ГОСТ 1050-74, НВ 260, режущий инструмент - высокопористый круг на керамической связке ПП 450•63•203 24А 10 ВМ1 10 К5/П40-15 (где: П40-15 - зернистость порообразователей из перлита) ГОСТ 2424-83. Режимы обработки: скорость движения заготовки - 20 м/мин (≈0,33 м/с), скорость вращения инструмента - 34,3 м/с, частота вращения инструмента - 1450 об/мин, поперечная подача круга - 31,6 мм/ход; глубина шлифования t= 0,01 мм; угол наклона круга к плоскости, перпендикулярной оси вращения - α3^o 42'.

Охлаждающая жидкость - эмульсия. Обработку осуществляли за 30 проходов.

Так как внутренний диаметр круга составляет 203 мм, то это дало возможность свободно разместить в полом шпинделе на оси насадок ⊘ 50•60 мм и шесть цилиндров ⊘ 50•50 мм. На неподвижном кожухе было установлено кольцо ⊘ 65 мм.

Абразивная обработка кругом с аксиально смещенным режущим слоем с напорной подачей СОТС позволила в 1,5...2,5 раза увеличить подачу на ход, при котором получена качественная обработанная поверхность требуемой шероховатости (R_a=0,63 мкм) без дефектов, прижогов и микротрещин.

Затраченное на обработку время - Т_м=2,6 мин по сравнению с Т_о=5,43 мин - при обработке обычным кругом и традиционном охлаждении, позволяет судить о том, что предлагаемое устройство для напорной подачи СОТС повышает производительность в 1,5...3 раза благодаря преимуществам целенаправленной подачи и дополнительного впрыскивания СОТС через поры круга и прогнозировать степени снижения теплонапряженности в зоне контакта.

Использование осцилляции зоны резания и предлагаемого устройства для напорной подачи СОТС позволяет ужесточить режимы резания, повысить виброустойчивость и снизить теплонапряженность шлифования.

Предлагаемое устройство для напорной подачи СОТС при шлифовании кругами с аксиально смещенным режущим слоем может найти применение на любых металлообрабатывающих предприятиях, занимающихся шлифованием труднообрабатываемых материалов, и позволяет в результате изменения угла наклона абразивного круга, повысить производительность обработки за счет оптимизации теплонапряженности процесса при обработке различных материалов и качество процесса за счет осцилляции зоны резания, дополнительного и целенаправленного впрыскивания СОТС через поры круга в зону контакта.

Источники информации
1. Авт. св. СССР 1602716, МКИ В 24 В 55/02. Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) через поры круга. А.С. Горелик и Я.А. Новак. Заявка 4635984/30-08, заяв. 12.01.89, опуб. 30.10.90. Бюл. 40.

2. Лоскутов В. В. Шлифование металлов. - М.: Машиностроение, 1985, С. 28-29, рис. 12,б.

3. Авт. св. СССР 674881, МКИ В 24 В 55/02, 1979 г. - прототип.

Изобретение относится к технологии машиностроения и станкостроению и может быть использовано для напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга с аксиально смещенным режущим слоем. Устройство содержит насадок с подводящим патрубком и цилиндры, которые расположены вокруг насадка, соединены с ним радиальными и дренажными каналами и смещены в осевом направлении относительно друг друга. В цилиндрах имеются поршни с уплотнительными манжетами и штоки, опирающиеся на кольцо, закрепленное на неподвижном кожухе. При обработке после каждого прохождения очередным напорным цилиндром нижнего положения на обрабатываемую поверхность за счет дополнительного впрыскивания направляются мощные струи СОТС, имеющие высокую скорость движения относительно заготовки. Такая конструкция позволяет в результате изменения угла наклона абразивного круга повысить производительность обработки за счет оптимизации теплонапряженности процесса при обработке различных материалов и качество процесса за счет осцилляции зоны резания, дополнительного и целенаправленного впрыскивания СОТС через поры круга в зону контакта. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга, содержащее насадок с неподвижным патрубком для подвода СОТС, отличающееся тем, что оно снабжено закрепленным на неподвижном кожухе кольцом и расположенными вокруг насадка со смещением в осевом направлении относительно друг друга цилиндрами, соединенными с насадком радиальными и дренажными каналами и имеющими поршни с уплотнительными манжетами и штоками, опирающимися на упомянутое кольцо, а шлифовальный круг установлен под углом α плоскости, перпендикулярной оси его вращения, с образованием аксиально смещенного режущего слоя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено спиральными пружинами, расположенными в бесштоковой полости цилиндров для возврата поршней в первоначальное положение после впрыскивания СОТС и постоянного контакта штоков с кольцом, выполненным с криволинейным торцом, расположенным под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга, при этом штоки выполнены разновысокими.