СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРЕРЫВИСТОГО ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА Российский патент 2003 года по МПК B24B53/00 B24D17/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при шлифовании разнообразных деталей, особенно из трудношлифуемых материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин.

Известен способ формирования прерывистых абразивных кругов путем прорезки пазов на рабочей поверхности обычных абразивных кругов [1].

Недостатком этого способа является дополнительные затраты на прорезание пазов на специальных или заточных станках, оснащенных делительными устройствами. При этом прерывистые шлифовальные круги, обработанные по известному способу, уменьшают виброустойчивость, прочность и имеют уменьшенную площадь рабочей поверхности, что снижает размерную и общую стойкость инструмента, качество и производительность обработки, а также сравнительно высокий расход абразивного инструмента.

Известен способ формирования прерывистого шлифовального круга, который берут сборным из тонких абразивных дисков, поворачивают диски на угол к плоскости, перпендикулярной оси вращения, образуя наклонный прерывистый круг с овальной периферийной поверхностью, имеющей выступы и впадины, а по мере износа выступов и превращения круга в наклонный цилиндрический круг диски поворачивают в исходное положение на тот же угол с образованием прямого прерывистого круга и превращением соответственно впадин и выступов наклонного круга в выступы и впадины прямого круга, при этом после износа выступов прямого круга диски устанавливают наклонно и процесс повторяется [2].

Недостатком этого способа является отсутствие стандартных тонких, типа отрезных, кругов, которые требуются для реализации способа, необходимой зернистости и нужной связки. При этом тонкие круги имеют меньшую механическую прочность, которая ограничивает режимы резания и снижает производительность.

Задачей изобретения является повышение производительности процесса формообразования прерывистого круга, использование стандартных общего пользования кругов, увеличение стойкости, виброустойчивости и производительности обработки, а также уменьшение температуры шлифования и расхода абразивного инструмента благодаря изменению кинематики процесса отделочной обработки.

Поставленная задача решается предлагаемым способом формирования прерывистого шлифовального круга, который устанавливают на шпинделе под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, при этом в качестве шлифовального круга берут сборный, составленный из n абразивных дисков, закрепленных эксцентрично на общем шпинделе с помощью эксцентричных колец со смещенным отверстием относительно наружной поверхности, причем величину эксцентриситета определяют по формуле
ε≥h,
где h - припуск под шлифование, а оси симметрии эксцентричных абразивных дисков располагают под равными центральными углами β = 360^o/n друг к другу.

Кроме того, диски устанавливают на шпинделе с осевым зазором, равным не более половины высоты В_д дисков, при этом диски периодически поворачивают вокруг продольной оси относительно соответствующих колец на величину центрального угла в диапазоне от α_min = α_д до α_max = β, где α_д- центрального угла, стягивающий дугу контакта диска с заготовкой.

На фиг.1 схематично изображен инструмент для осуществления предлагаемого способа формирования прерывистого шлифовального круга, вид сбоку, продольный разрез по Б-Б на фиг.2; на фиг.2 - то же, вид спереди по А на фиг.1; на фиг. 3 - схема обработки кругом, у которого режущая периферийная поверхность сформирована по предлагаемому способу, в зоне резания находится абразивный диск 2; на фиг.4 - развертка следа нового не изношенного круга на обрабатываемой поверхности; на фиг.5 - разрез по В-В на фиг.1; на фиг.6 - развертка следа изношенного и вновь заправленного круга с максимальными дугами контакта абразивных дисков с обрабатываемой поверхностью.

Предложенный способ формирования прерывистого шлифовального круга заключается в том, что круг составляют из нескольких абразивных дисков 1, 2, 3, . . . , которые закрепляют на шпинделе эксцентрично, при этом количество их определяется шириной шлифуемой поверхности и необходимой производительностью.

Составленный таким образом круг устанавливается на шпинделе 4 под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, с помощью крепежных фланцев 5 со скошенными торцами, проставочных шайб 6 и гайки 7. Абразивные диски 1, 2, 3 могут располагаться как параллельно, так и наклонно к плоскости, перпендикулярной к оси вращения, при этом плавное регулирование угла α наклона дисков осуществляется с помощью взаимного поворота фланцев 5, у которых скошенные торцы выполнены под углом α_max/2, причем поворот одного фланца с одного торца на какой-то угол относительно оси шпинделя должен соответствовать повороту на такой же угол другого фланца с другого торца составного круга.

Проставочные шайбы 6, толщина которых влияет на теплонапряженность процесса шлифования, принимаются высотой, равной не более половины высоты B_д абразивного диска.

Увеличение угла α наклона круга положительно влияет на бесприжоговость обработки трудношлифуемых материалов, склонных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин.

Другой особенностью способа формирования прерывистого шлифовального круга является эксцентричная установка абразивных дисков 1, 2, 3, ... на шпинделе 4. Абразивный диск 1 устанавливают на шпинделе 4 с помощью специального эксцентричного кольца 8, у которого ось отверстия смещена на величину эксцентриситета ε относительно наружной поверхности, то же диск 2 - с помощью кольца 9 и диск 3 - с помощью кольца 10, и т. д. При этом оси симметрии эксцентрично установленных абразивных дисков располагают под равными центральными углами β = 360^o/n друг к другу, где n - количество абразивных дисков. Например, в составленном из трех дисков круге ось симметрии Г₁О_ш первого диска располагают под центральным углом β = 120^o к осям симметрии Г₂О_ш второго диска и Г₃О_ш - третьего (см. фиг.2).

При формировании круга установка эксцентричных абразивных дисков под равными центральными углами β друг к другу может быть осуществлена, например, с помощью продольных меток Ж₁, Ж₂, Ж_з (см. фиг.5), которые наносят на шпиндель 4.

В крайнем рабочем положении, например, диска 2 (см. фиг.3) его ось О₂ - О₂ (см. фиг. 1) смещена на расстояние ε от его геометрической оси О_ш - О_ш, причем ε>h, где h - общий припуск, оставляемый под шлифование. Другое крайнее положение этого диска, когда он находится вне контакта с заготовкой и повернут на 180^o относительно оси О_ш - О_ш шпинделя. Как видно на фиг.3, второй абразивный диск контактирует с обрабатываемой поверхностью по дуге Г₂Д₂, через β = 360/n = 120^o (при n = 3) поворота шпинделя в контакт с заготовкой войдет третий диск участком Г₃Д₃, затем - первый диск участком Г₁Д₁ и т. д.(см. фиг.4). Таким образом, сформирована прерывистая периферийная режущая поверхность сборного круга, способствующая снижению температуры шлифования.

После износа профиля каждого диска на участках Г₁Д₁ Г₂Д₂, Г₃Д₃ (см. фиг. 3) диски периодически поворачивают вокруг оси О_ш - О_ш относительно соответствующих колец 8, 9, 10 на величину центрального угла в диапазоне от α_min = α_д до α_max = β - величины дуги, стягивающей центральный угол β, каждого диска.

При соблюдении указанных условий круг работает не всей периферийной поверхностью, а небольшими участками Г₁Д₁, Г₂Д₂, Г₃Д₃. Поэтому сначала изнашиваются эти участки, а затем в работу вводятся (при повороте дисков на угол α_д) другие, еще не изношенные участки и т. д. Это позволяет поддерживать достаточно высокую и одинаковую точность большой партии деталей благодаря шлифованию без дополнительного восстановления профиля круга и способствует уменьшению расхода абразива.

Следует отметить, что круг с изношенными участками профиля может быть многократно использован для предварительного шлифования при последовательной замене более изношенных участков менее изношенными. При этом общая глубина шлифования должна быть меньше высоты профиля, оставшегося на рабочем участке круга.

По мере эксплуатации круга длина дуги контактов выступов дисков с обрабатываемой поверхностью увеличивается благодаря самозатачиванию и процесс прерывистого шлифования стабилизируется: уменьшаются вибрации, снижается теплонапряженность, улучшается качество поверхности, увеличивается съем металла и производительность.

Пример. Проводили обработку образцов из стали 12Х18Н10Т (HRC 65...75) составным прерывистым кругом, сформированным по предлагаемому способу из трех электрокорундовых 24А25СМ17К43 дисков ПП 200•10•32 по ГОСТ 2424-83, наклоненных под углом α =1^o27', на плоскошлифовальном станке мод. ЗЕ711ИВ. Припуск под шлифование 0,3 мм. Диски были установлены с эксцентриситетом ε = 0,5 мм, при этом оси симметрии дисков располагались под углом β = 360^o/3 = 120^o друг к другу. Продольный зазор между дисками выдерживался с помощью проставочных шайб толщиной 5 мм. Режимы обработки: скорость вращения инструмента 35 м/с, скорость продольной подачи детали 30 м/мин, глубина резания за один проход t = 0,03 мм. Охлаждающая жидкость - эмульсия.

Абразивная обработка кругом с прерывистой периферийной наружной режущей поверхностью, сформированной по предлагаемому способу, позволила в 2...2,5 раза увеличить глубину резания по сравнению с традиционным, при которой получена качественная обработанная поверхность требуемой шероховатости (Ra = 0,63 мкм) без прижогов и микротрещин благодаря прерывистой осциллирующей зоне резания, и уменьшить в 2...2,4 раза расход абразива.

Сформированный по предлагаемому способу абразивный круг с прерывистой периферийной наружной режущей поверхностью изменяет кинематику процесса шлифования путем эксцентричного крепления абразивных дисков составного круга и установки их под углом к оси вращения, благодаря чему снижается температура шлифования, повышается размерная и общая стойкость инструмента, производительность и качество обработки.

Предлагаемый способ формирования прерывистого шлифовального круга не требует дополнительных затрат, оборудования и приспособлений на реализацию, он прост и надежен.

Шлифовальные круги с прерывистой поверхностью, сформированной разработанным способом, виброустойчивы, так как при резании отсутствуют удары и впадины плавно переходят в выступы и наоборот.

Простота переналадки обычных стандартных кругов в прерывистые свидетельствует об эффективности предлагаемого способа формирования прерывистых шлифовальных кругов.

Источники информации
1. Якимов А. В. Оптимизация процесса шлифования. М., Машиностроение, 1975. - С. 97 - 99.

2. Патент РФ 2137592, МКИ В 24 В 53/00. Способ формирования прерывистого шлифовального круга. Степанов Ю. С. , Афанасьев Б.И., Бородин В.В. Заявка 98107295/02, заяв. 14.04.98, опуб. 20.09.99. Бюл. 26 - прототип.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при шлифовании разнообразных деталей, особенно из трудношлифуемых материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин. Для осуществления способа шлифовальный круг устанавливают на шпинделе под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения. Используют сборный шлифовальный круг, составленный из n абразивных дисков, последние закрепляют эксцентрично на шпинделе с помощью эксцентричных колец со смещенным отверстием относительно наружной поверхности. Оси симметрии абразивных дисков располагают под равными центральными углами друг к другу. Сформированный таким образом абразивный круг с прерывистой периферийной наружной режущей поверхностью изменяет кинематику процесса шлифования, благодаря чему снижается температура шлифования, повышается размерная и общая стойкость инструмента, производительность и качество обработки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ формирования прерывистого шлифовального круга, включающий его установку на шпинделе под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, отличающийся тем, что в качестве шлифовального круга берут сборный круг, составленный из n абразивных дисков, которые закрепляют эксцентрично на шпинделе посредством эксцентричных колец со смещенным относительно наружной поверхности отверстием, а оси симметрии абразивных дисков располагают под равными центральными углами β = 360^o/n друг к другу, при этом величину эксцентриситета выбирают из условия ε≥h, где h - припуск под шлифование. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что абразивные диски устанавливают на шпинделе с осевым зазором не более половины высоты В_д дисков и осуществляют периодический поворот дисков вокруг продольной оси относительно соответствующих эксцентричных колец на величину центрального угла в диапазоне от α_min = α_д до α_max = β, где α_д- центральный угол, стягивающий дугу контакта диска с заготовкой.