СПОСОБ ПРАВКИ СООСНО УСТАНОВЛЕННЫХ ТОРЦЕШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2003 года по МПК B24B53/02 

Группа изобретений относится к металлообработке и может быть использована в автомобильной и подшипниковой промышленности для автоматической правки шлифовальных кругов по торцевым поверхностям на специализированных станках при двустороннем шлифовании особенно тонкостенных деталей.

Известен способ правки соосно установленных торцешлифовальных кругов (см. авт. свид. СССР 1684002 А1, кл. В 24 В 53/013, 1991) при измельчении и переработке полимерных резинокордных изделий, в котором вращающиеся круги устанавливают с зазором между их торцами, равным 0,9-1,1 величины их абразивных зерен, и подают в зазор шлифовальный материал с зернами, имеющими твердость, равную 0,6-0,9 твердости абразивных зерен кругов, и размер, равный 0,7-0,9 размера абразивных зерен кругов, при этом шлифовальный материал подают в смеси с молотой резиной, размер частиц которой равен 1,1-1,3 зазора между кругами, при этом масса частиц резины составляет (20-50)% массы абразивных зерен шлифовального материала.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе необходима частая поднастройка станка для поддержания определенного зазора между торцами шлифовальных кругов по мере правки кругов, наличие специальной системы удаления отходов абразивных зерен и частиц резины, а также невозможность использования данного способа при двустороннем шлифовании металлических заготовок с повышенными требованиями к качеству поверхностного слоя.

Известно устройство для правки шлифовального круга (см. патент 4875460 США, МКИ⁴ В 24 В 53/00, 1989), включающее одновременную правку шлифовального круга по боковым сторонам, в котором правящие алмазы закреплены в оправках, концы которых входят в гнезда ползушек, перемещающихся по направляющим вертикальных стоек под воздействием поворотных рычагов-упоров, которые поворачиваются вокруг осей под воздействием винта на требуемую ширину шлифовального круга.

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, относят то, что в известном устройстве невозможно сформировать на рабочих поверхностях соосно установленных торцешлифовальных кругов прерывистый макрорельеф в виде чередующихся круговых канавок трапецеидальной формы с различным шагом на торце левого и правого шлифовального круга.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ правки соосно установленных торцешлифовальных кругов (см. В.М. Сухарев, А.С. Денисов. Двустороннее шлифование. - Киев: Техника, 1977, с.16 и 43), включающий осуществление правки в несколько проходов, согласно которому вращающиеся шлифовальные круги устанавливают с определенным зазором между их торцами, в котором относительно кругов перемещают по дуге окружности правящие инструменты в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя шлифовального круга, из условия плоскопараллельного движения правящих инструментов, принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе на рабочих поверхностях торцешлифовальных кругов формируется макрорельеф, препятствующий проникновению смазочно-охлаждающей жидкости в зону шлифования и размещению шлама и стружки в порах круга из-за большой площади контакта торцевых поверхностей кругов с заготовкой, что снижает эффективность правки и ее технологические возможности на операциях двустороннего шлифования заготовок с повышенными требованиями к качеству поверхностного слоя по прижогам, микротрещинам.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений по совокупности признаков является устройство для правки соосно установленных торцешлифовальных кругов, содержащее рычаг с двумя неподвижными в осевом направлении алмазодержателями, укрепленный на качающемся валу механизма правки (см. В.М. Сухарев, А.С. Денисов. Двустороннее шлифование. - Киев: Технiка, 1977 (11 с. (рис.2) и 16 с.), принятого за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве для правки алмазные правящие инструменты жестко закреплены в алмазодержателях и не имеют осевого перемещения в направлении, перпендикулярном торцам шлифовальных кругов.

Сущность изобретения заключается в следующем. С целью повышения эффективности правки и расширения ее технологических возможностей при правке на рабочей поверхности соосно установленных торцешлифовальных кругов формируют прерывистый макрорельеф в виде чередующихся круговых канавок трапецеидальной формы с автономным варьированием его плотности в широком диапазоне на торце левого и правого шлифовального круга.

Технический результат - повышение производительности обработки и качества поверхностного слоя шлифованных деталей, а также исключение необходимости применения специальных прерывистых шлифовальных кругов при двустороннем шлифовании заготовок.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в известном способе правки соосно установленных торцешлифовальных кругов, включающем осуществление правки в несколько проходов, согласно которому вращающиеся круги устанавливают с определенным зазором между их торцами, в котором относительно кругов перемещают по дуге окружности правящие инструменты в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя шлифовального круга, из условия плоскопараллельного движения правящих инструментов, особенность заключается в том, что на рабочей поверхности соосно установленных торцешлифовальных кругов формируют прерывистый макрорельеф в виде чередующихся круговых канавок трапецеидальной формы с автономным варьированием его плотности в широком диапазоне на торце левого и правого шлифовального круга, при этом скорость перемещения правящих инструментов по дуге окружности и в осевом направлении сохраняют постоянной, а перемещение их на глубину снимаемого слоя абразива и формирование прерывистого макрорельефа торцевых поверхностей кругов осуществляют выдвижным двусторонним копиром, причем глубину впадин круговых трапецеидальных канавок на рабочей поверхности торцешлифовальных кругов устанавливают в 2-4 раза большей глубины слоя абразива, снимаемого на проход.

Кроме того, особенность способа заключается в том, что формирование рабочих площадей режущих выступов на торце левого и правого шлифовального круга производят из условия постоянства отношения площади рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующей обрабатываемой торцевой поверхности заготовки и выполняют выдвижным двусторонним копиром с разным шагом канавок на его боковых сторонах.

Между отличительными признаками и вышеизложенным техническим результатом существует причинно-следственная связь, заключающаяся в уменьшении площади контакта заготовки с рабочей поверхностью торцешлифовальных кругов, обеспечивающей более равномерное удаление припуска с каждого торца заготовки, хорошее размещение стружки и шлама в прерывистом макрорельефе и эффективное охлаждение торцов заготовки смазочно-охлаждающей жидкостью, в результате чего снижается теплонапряженность процесса двустороннего шлифования и повышается производительность обработки и качество поверхностного слоя, так как исключаются прижоги.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что в известном устройстве для правки соосно установленных торцешлифовальных кругов, содержащем рычаг с двумя неподвижными в осевом направлении алмазодержателями, укрепленный на качающемся валу механизма правки, особенность устройства заключается в том, что алмазные правящие инструменты закреплены в подвижных алмазодержателях, перемещающихся по направляющим втулкам, установленным в корпусе правящего устройства, закрепленного на рычаге, при этом алмазодержатели кинематически связаны с двусторонним выдвижным копиром, который жестко соединен со штоком гидроцилиндра.

Между отличительными признаками и вышеизложенным техническим результатом существует причинно-следственная связь, заключающаяся в уменьшении площади контакта заготовки с рабочей поверхностью торцешлифовальных кругов, обеспечивающей более равномерное удаление припуска с каждого торца заготовки, хорошее размещение стружки и шлама в прерывистом макрорельефе и эффективное охлаждение торцов заготовки смазочно-охлаждающей жидкостью, в результате чего снижается теплонапряженность процесса двустороннего шлифования и повышается производительность обработки и качество поверхностного слоя, так как исключаются прижоги.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство для правки соосно установленных торцешлифовальных кругов предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы - способа правки соосно установленных торцешлифовальных кругов, при этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта-устройства, так и для объекта-способа, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги как для способа, так и для устройства заявленной группы, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам как способа, так и устройства заявленной группы изобретений. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналогов - прототипов как для способа, так и для устройства - как наиболее близких по совокупности признаков аналогов, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, каждый из объектов группы изобретений соответствует условию "Новизна".

Для проверки соответствия каждого объекта заявленной группы изобретений условию "Изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от выбранных прототипов признаками для каждого объекта заявленной группы изобретений. Результаты поиска показали, что каждый объект заявленной группы изобретений не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками каждого из объектов заявленной группы изобретений преобразований на достижение технического результата, в частности, в каждом из объектов заявленной группы изобретений не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);
- увеличение количества однотипных элементов, действий для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемая группа изобретений не основана на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует условию "Изобретательский уровень".

На чертежах представлено устройство в заявленной группе изобретений, где на фиг.1 изображена схема предлагаемого способа и устройство для его реализации, общий вид; на фиг.2 - вид А торцешлифовального круга, устройство для правки и механизм правки на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б макрорельефа торцешлифовального круга на фиг. 2; на фиг.4 - разрез В-В устройства для правки на фиг.2.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления каждого объекта заявленной группы изобретений с получением указанного технического результата по объекту-способу правки соосно установленных торцешлифовальных кругов: способ правки соосно установленных торцешлифовальных кругов осуществляют по схеме, представленной на фиг.1-4. Жестко закрепленные на планшайбах 1 и 2 вращающиеся торцешлифовальные круги 3 и 4, расположенные на левом 5 и правом 6 шпинделях шлифовальных бабок торцешлифовального станка, устанавливают с помощью осевой (поперечной) подачи V_s шлифовальных бабок с определенным зазором А (фиг.1) между торцами кругов 3 и 4 на глубину h снимаемого слоя абразива при правке за проход. Алмазные правящие инструменты 7 и 8 закреплены винтами (на чертеже не показаны) в подвижных алмазодержателях 9 и 10 (фиг. 4), перемещающихся в осевом направлении по направляющим втулкам 11 и 12, установленным в корпусе 13 правящего устройства, закрепленного с помощью болтов 14 на рычаге 15 (фиг.2). Рычаг 15 укреплен на качающемся валу 16 механизма правки. Алмазодержатели 9 и 10 с помощью пружин 17 и 18 (фиг.4) кинематически связаны с двусторонним выдвижным копиром 19, который жестко соединен со штоком 20 гидроцилиндра 21, ввернутого в корпус 13. От загрязнения копир 19 закрыт крышкой 22. Для подачи жидкости в гидроцилиндр 21 служат штуцеры 23 и 24 (фиг.2).

В период правки шлифовальных кругов 3 и 4 прекращают подачу заготовок в зону шлифования, включают механизм правки и рычаг 15 начинает перемещение по дуге окружности из точки B в точку С (фиг.2) с постоянной скоростью правки V_a из условия плоскопараллельного движения правящих алмазных инструментов 7 и 8. Движение рычага 15 ограничено конечными выключателями, связанными с кулачками диска, прикрепленного на валу 15 (на чертеже не показаны). При подходе рычага 15 с правящими инструментами 7 и 8 в точку B в гидроцилиндр 21 через штуцер 23 подается жидкость и шток 20 начинает перемещать копир 19 со скорость правки V_a до прихода правящих инструментов 7 и 8 в точку С.

Для осуществления съема абразива с рабочей поверхности торцешлифовальных кругов 3 и 4 за первый проход правки скорость перемещения правящих инструментов 7 и 8 по дуге окружности ВС и в осевом направлении сохраняют постоянной, равной скорости правки V_a, а перемещение их на глубину Δh (фиг.3) снимаемого слоя абразива и получение ширины круговых канавок b₁ и ширины режущих выступов прерывистого макрорельефа В₂ обеспечивается заданным профилем выдвижного двустороннего копира 19, который при движении своим профилем воздействует на подпружиненные алмазодержатели 9 и 10 с закрепленными в них алмазными правящими инструментами 7 и 8, непосредственно осуществляющими съем слоя абразива на глубину Δh (фиг.3). Глубину впадины круговой канавки Δh в зависимости от объема снимаемого металла при шлифовании заготовок устанавливают в 2-4 раза большей глубины слоя абразива h (фиг.1), снимаемого при правке за проход.

По приходу алмазных правящих инструментов 7 и 8 в точку С (фиг.2) срабатывают конечные выключатели и рычаг 15 механизма правки начинает возвращаться в обратную сторону, при этом осуществляется выхаживание рабочей поверхности шлифовальных кругов 3 и 4 без съема абразива до прихода правящих инструментов 7 и 8 в точку В. В точке В от конечного выключателя срабатывает гидроцилиндр 21 (жидкость через штуцер 24 начинает поступать в левую полость гидроцилиндра 21) и копир 19 вместе со штоком 20 возвращается в исходное положение. Далее цикл правки соосно установленных торцешлифовальных кругов по второму, а при необходимости и третьему проходу на глубину снимаемого слоя абразива h (фиг.1) повторяется по заданному профилю выдвижного двустороннего копира 19.

В зависимости от объема снимаемого материала и равномерного удаления припуска при шлифовании торцевых поверхностей заготовок предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяют формировать прерывистый макрорельеф на рабочей поверхности торцешлифовальных кругов в виде чередующихся круговых канавок трапецеидальной формы с автономным варьированием его плотности в широком диапазоне на каждом торце шлифовальных кругов, установленных на правом и левом шпинделе станка, обеспечивая снижение теплонапряженности процесса шлифования и повышение производительности обработки и качества поверхностного слоя шлифованных поверхностей деталей, устранение необходимости применения для указанных целей специальных прерывистых шлифовальных кругов.

Заявленное устройство для правки обеспечивает формирование рабочих площадей режущих выступов на каждом торце шлифовального круга при двустороннем шлифовании заготовок, торцы которых имеют различные площади, например торцы колец конических подшипников, из условия постоянства отношения площади рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующей обрабатываемой торцевой поверхности заготовки с помощью выдвижного двустороннего копира 19 с разным шагом канавок на его боковых сторонах.

Таким образом, изложенные сведения показывают, что при использовании заявленной группы изобретений выполнена следующая совокупность условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в автомобильной и подшипниковой промышленности для автоматической правки шлифовальных кругов по торцевым поверхностям на специализированных станках при двустороннем шлифовании особенно тонкостенных деталей, как врезанием, так и на проход;
- для заявленной группы изобретений в том виде, как она охарактеризована в независимых пунктах изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует условию "Промышленная применимость".

Группа изобретений относится к металлообработке и может быть использована в автомобильной и подшипниковой отраслях промышленности для автоматической правки шлифовальных кругов по торцевым поверхностям на специализированных шлифовальных станках при двустороннем шлифовании особенно тонкостенных деталей. На рабочей поверхности соосно установленных торцешлифовальных кругов формируют прерывистый макрорельеф в виде чередующихся круговых канавок трапецеидальной формы с автономным варьированием его плотности в широком диапазоне на торце левого и правого шлифовальных кругов, для чего кроме перемещения по дуге окружности правящим алмазным инструментам сообщают перемещение и в осевом направлении. При этом перемещение их на глубину снимаемого слоя абразива за проход и формирование прерывистого макрорельефа осуществляют выдвижным двухсторонним копиром. Последний жестко соединен со штоком гидроцилиндра. Глубину впадины круговой канавки устанавливают в 2-4 раза большей глубины слоя абразива, снимаемого при правке за проход. В результате повышается производительность обработки и качество поверхностного слоя шлифовальных деталей, а также исключается необходимость применения специальных прерывистых шлифовальных кругов. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ правки соосно установленных торцешлифовальных кругов, включающий осуществление правки в несколько проходов с формированием макрорельефа и установку вращающихся шлифовальных кругов с определенным зазором между их торцами, в котором перемещают по дуге окружности относительно кругов правящие алмазные инструменты в плоскости, перпендикулярной осям шпинделей шлифовальных кругов, отличающийся тем, что правящим алмазным инструментам сообщают перемещение в их осевом направлении, а макрорельеф на рабочей поверхности торцешлифовальных кругов формируют прерывистым в виде чередующихся круговых канавок трапецеидальной формы с автономным варьированием его плотности в широком диапазоне на торцах левого и правого шлифовальных кругов, при этом скорость перемещения правящих алмазных инструментов по дуге окружности и в осевом направлении выбирают постоянной, а перемещение их на глубину снимаемого слоя абразива за проход и формирование ими прерывистого макрорельефа торцевых поверхностей кругов обеспечивают выдвижным двухсторонним копиром, причем глубину впадин круговых трапецеидальных канавок на рабочей поверхности торцешлифовальных кругов устанавливают в 2-4 раза большей глубины слоя абразива, снимаемого за проход. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование рабочих площадей режущих выступов на торце левого и правого шлифовальных кругов производят из условия постоянства отношения площади рабочей поверхности каждого круга к площади соответствующей обрабатываемой торцевой поверхности заготовки и выполняют посредством выдвижного двухстороннего копира с разным шагом канавок на его боковых сторонах. 3. Устройство для правки соосно установленных торцешлифовальных кругов, содержащее укрепленный на качающемся валу механизма правки рычаг с двумя алмазодержателями для крепления правящих алмазных инструментов, отличающееся тем, что оно снабжено закрепленным на рычаге корпусом с направляющими втулками и двухсторонним выдвижным копиром, жестко соединенным со штоком гидроцилиндра, при этом алмазодержатели подвижно установлены в направляющих втулках и кинематически связаны с упомянутым копиром.