СБОРНЫЙ ПРЕРЫВИСТЫЙ ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ Российский патент 2003 года по МПК B24D17/00 

Изобретение относится к области изготовления абразивных инструментов и может быть использовано для глубинной периферийной абразивной обработки трудношлифуемых материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин.

Известен прерывистый абразивный круг, изготовляемый из стандартного абразивного диска путем прорезки пазов на рабочей периферийной поверхности [1].

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

Известен сборный прерывистый шлифовальный круг, содержащий вал, на котором размещены две пары крепежных фланцев со скошенными торцами и установленные между парами под углом к оси вращения абразивные диски, в качестве последних использованы отрезные круги, установленные без осевого зазора [2].

Недостатком этого круга является отсутствие стандартных тонких отрезных абразивных дисков, необходимой зернистости и нужной связки, которые требуются для шлифования данного материала. При этом тонкие диски имеют меньшую механическую прочность, которая ограничивает режимы резания и снижает производительность. Кроме того, правка круга характерна сравнительно высоким расходом абразива, так как после износа какого-либо участка круга приходится удалять абразивный слой по всему профилю.

Задачей изобретения является повышение производительности процесса шлифования путем применения сборного прерывистого круга, использование стандартных общего пользования абразивных дисков, 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 сборным прерывистым шлифовальным кругом, содержащим абразивные диски, установленные на шпиндель и закрепленные фланцем и гайкой, при этом каждый диск снабжен двумя эксцентричными кольцами, у которых эксцентричное смещение наружной поверхности относительно отверстия равно эксцентриситету ε, позволяет устанавливать диски эксцентрично и регулировать эксцентриситет дисков от 0 до 2ε, причем одно эксцентричное кольцо входит в отверстие другого, кроме того, диски периодически поворачивают вокруг продольной оси относительно 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;
β - центральный угол, равный β = 360^°/n;
n - количество дисков в круге.

На фиг. 1 схематично изображен сборный прерывистый шлифовальный круг, продольный разрез; на фиг.2 - схема обработки кругом, у которого режущая периферийная поверхность прерывистая, в зоне резания находится абразивный диск 2; на фиг.3 - разрез по В-В на фиг.1, абразивные диски настроены на максимальный эксцентриситет 2ε; на фиг.4 - разрез по В-В на фиг.1, абразивные диски настроены на минимальный эксцентриситет ε=0; на фиг.5 - развертка следа нового не изношенного круга на обрабатываемой поверхности; на фиг.6 - развертка следа изношенного и вновь заправленного круга с максимальными дугами контакта абразивных дисков с обрабатываемой поверхностью.

Предлагаемый сборный прерывистый шлифовальный круг содержит абразивные диски 1, 2, 3 с плоскопараллельными боковыми поверхностями, которые закреплены на шпинделе 4 посредством крепежного фланца 5 и гайки 6, при этом количество дисков определяется шириной шлифуемой поверхности и необходимой производительностью.

Каждый диск снабжен двумя эксцентричными кольцами 7 и 8, при этом одно эксцентричное кольцо 8 входит в отверстие другого кольца 7 по скользящей посадке.

Особенностью конструкции колец является эксцентричное смещение наружной поверхности относительно отверстия, равное эксцентриситету ε, позволяющее устанавливать на шпинделе абразивные диски 1, 2, 3,... эксцентрично и регулировать эксцентриситет дисков от 0 (см. фиг.4) до 2ε (см. фиг.3).

Плавное регулирование эксцентриситета дисков осуществляется поворотом кольца 8 относительно кольца 7, используя шкалу делений, нанесенную на кольце 7, и метку - на кольце 8.

Эксцентриситеты колец 7 и 8 могут складываться при расположении их согласно фиг.3 с одной стороны от оси шпинделя О_ш-О_ш, что дает максимальный равный 2ε эксцентриситет диска. При расположении колец согласно фиг.4 эксцентриситеты колец вычитаются, что дает коаксиальное расположение диска относительно шпинделя с эксцентриситетом ε=0.

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 Г₁O_ш первого диска располагают под центральным углом β=120^o к осям симметрии Г₂O_ш второго диска и Г₃О_ш - третьего (см. фиг.2).

При сборке круга установка эксцентричных абразивных дисков под равными центральными углами β друг к другу может быть осуществлена, например, с помощью продольных меток Ж₁, Ж₂, Ж₃ (см. фиг.3, 4), которые наносят на шпинделе 4.

В крайнем рабочем положении, например, диска 2 (см. фиг.2) 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.2 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.5-6). Таким образом, сформирована прерывистая периферийная режущая поверхность сборного круга, способствующая снижению температуры шлифования.

Необходимо отметить, что на каждом циклически повторяющемся участке контакта диска с заготовкой наблюдается плавное увеличение глубины шлифования и плавный выход диска из зоны контакта.

После износа профиля каждого диска на участках Г₁Д₁, Г₂Д₂, Г₃Д₃ (см. фиг.2) диски периодически поворачивают вокруг оси О_ш-О_ш относительно колец 7 и 8 на величину центрального угла в диапазоне от α_min = α_д до α_max = β - величины дуги, стягивающей центральный угол β, каждого диска, при этом взаимное положение колец 7 и 8 не меняют.

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, увеличиваются съем металла и производительность.

По мере затупления, засаливания или неравномерного износа дисков необходима периодическая правка всего круга в сборе, которая производится при установке дисков на нулевой эксцентриситет. При этом после правки необходимо развести диски и установить необходимый эксцентриситет, а также произвести балансировку, например, установкой балансировочных грузиков в пазу фланца 5.

Абразивная обработка предлагаемым кругом с прерывистой периферийной наружной режущей поверхностью позволяет в 2...2,5 раза увеличить глубину резания по сравнению с традиционным и получить качественную обработанную поверхность требуемой шероховатости без прижогов и микротрещин благодаря прерывистой зоне резания и уменьшить в 2...2,4 раза расход абразива.

Данный сборный абразивный круг с прерывистой периферийной наружной режущей поверхностью изменяет кинематику процесса шлифования путем эксцентричного крепления абразивных дисков составного круга, благодаря чему снижается температура шлифования, повышаются размерная и общая стойкость инструмента, производительность и качество обработки.

Предлагаемый сборный прерывистый шлифовальный круг не требует дополнительных затрат, оборудования и приспособлений на внедрение в эксплуатацию, он прост и надежен в работе.

Сборные шлифовальные круги с прерывистой поверхностью данной конструкции 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 сборного прерывистого шлифовального круга.

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

2. Патент РФ 2137592, МКИ B 24 B 53/00, B 24 D 5/00. Способ формирования прерывистого шлифовального круга. Степанов Ю.С., Афанасьев Б.И., Бородин В. В. Заявка 98107295/02, заяв. 14.04.98, опубл. 20.09.99. Бюл. 26 - прототип.

Изобретение относится к области изготовления абразивных инструментов и может быть использовано для глубинной периферийной абразивной обработки трудношлифуемых материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин. Сборный прерывистый шлифовальный круг содержит абразивные диски, установленные на шпинделе. Каждый диск снабжен двумя эксцентричными кольцами, у которых эксцентричное смещение наружной поверхности относительно отверстия равно эксцентриситету ε. Это позволяет устанавливать диски эксцентрично и регулировать их эксцентриситет от 0 до 2ε. Меньшее эксцентричное кольцо имеет метку и входит в отверстие большего кольца, имеющего шкалу. Диски периодически поворачивают вокруг продольной оси относительно колец. Данный сборный абразивный круг с прерывистой периферийной наружной режущей поверхностью изменяет кинематику процесса шлифования путем эксцентричного крепления абразивных дисков, благодаря чему снижается температура шлифования, повышается размерная и общая стойкость инструмента, производительность и качество обработки. Сборные шлифовальные круги с прерывистой поверхностью данной конструкции виброустойчивы, так как при резании отсутствуют удары и впадины плавно переходят в выступы, и наоборот. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Сборный прерывистый шлифовальный круг, содержащий абразивные диски, установленные на шпинделе и закрепленные фланцем и гайкой, отличающийся тем, что каждый абразивный диск снабжен двумя эксцентричными кольцами со смещением наружной поверхности относительно отверстия, равным эксцентриситету ε, для эксцентричной установки абразивных дисков и регулирования их эксцентриситета от 0 до 2ε, при этом каждое меньшее эксцентричное кольцо с нанесенной на нем меткой расположено в отверстии большего кольца, имеющего шкалу. 2. Сборный прерывистый шлифовальный круг по п.1, отличающийся тем, что абразивные диски установлены с возможностью периодического поворота вокруг продольной оси относительно 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; β - центральный угол расположения осей симметрии абразивных дисков, равный 360^o/n; n - количество дисков в круге.