УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРАВКИ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ Российский патент 2003 года по МПК B24B53/12 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к правке шлифовальных кругов, предназначенной для восстановления режущей способности шлифовальных кругов и придания им заданной геометрической формы.

Известно устройство [1] для правки шлифовальных кругов, содержащее закрепленный на столе станка корпус, в котором с помощью упругого элемента в виде пружины или резины установлен алмазный карандаш. В известном устройстве упругий элемент подбирается таким образом, чтобы гасить колебания алмазного инструмента в процессе правки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является устройство [2] для правки шлифовальных кругов, содержащее закрепленный неподвижно на столе станка корпус, в котором с помощью упругого элемента в виде круговой пластины установлен правящий инструмент.

Недостатками данного правящего устройства является то, что правящий инструмент может совершать неограниченные по амплитуде колебания не только вдоль его оси, но и в перпендикулярной к ней плоскости, а это приводит к снижению эффективности процесса правки и быстрому выходу из строя круговой пластины.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса правки и увеличение прочности устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для правки шлифовальных кругов, содержащем закрепленный неподвижно на столе станка корпус, в котором с помощью упругого элемента в виде круговой пластины установлен правящий инструмент, в качестве упругого элемента используются две или большее число круговых пластин, а в основании корпуса установлен жесткий упор, ограничивающий амплитуду колебания правящего инструмента.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются:
- использование в качестве упругого элемента двух и более круговых пластин;
- использование ограничителя колебания правящего инструмента в виде жесткого упора.

Так как в качестве упругого элемента используется несколько круговых пластин, то при заданной жесткости упругого элемента можно уменьшить толщину круговых пластин, что повышает их прочность при циклических нагрузках. Наличие нескольких круговых пластин ограничивает колебания правящего инструмента в плоскости, перпендикулярной его оси, что повышает точность правки и увеличивает прочность упругого элемента. Жесткий упор предотвращает разрушение упругого элемента при нерегламентированных врезаниях правящего инструмента в поверхность шлифовального круга.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлено устройство для правки шлифовальных кругов.

В корпусе 1 устройства с помощью разделительных втулок 2 и гайки 3 закреплены кольцевые пластины 4. В отверстии кольцевых пластин 4 с помощью разделительных втулок 5 и гайки 6 закреплена втулка 7. В отверстии втулки 7 установлен правящий инструмент 8 и закреплен винтом 9. В резьбовом отверстии основания корпуса 1 установлен упор 10. Между торцом втулки 7 и упором 10 устанавливается зазор z. Расстояние между крайними пластинами а примерно равно вылету правящего инструмента b.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Перед началом процесса правки устройство с помощью цилиндрической части корпуса 1 неподвижно устанавливается на столе станка (не показано). Под действием абразивных зерен шлифовального круга (не показан) в процессе правки правящий инструмент 8 вместе с втулкой 7 за счет податливости круговых пластин 4 отклоняется от нейтрального положения и начинает колебаться в осевом направлении относительно неподвижного корпуса 1 с собственной частотой упругой системы, которую составляют правящий инструмент 8, втулка 7, гайка 6, разделительные втулки 5 и круговые пластины 4. Колебания правящего инструмента 8 приводят к образованию на рабочей поверхности шлифовального круга вдоль его окружности волн. Это создает эффект прерывистого шлифования, а во впадинах волн свободно размещается стружка и шлам, что повышает эффективность процесса шлифования.

Известно [3] , что упругая деформация круговой пластины, жестко защемленной по внешнему контуру и по отверстию, равна

где P₁ - внешняя центральная нагрузка на пластину;
D - наружный диаметр круговой пластины;
Е и μ - модуль упругости и коэффициент Пуассона;
δ - толщина пластины;
К_w - коэффициент, равный

d - внутренний диаметр круговой пластины.

С учетом того, что амплитуда колебаний правящего инструмента в процессе правки равна максимальной деформации пластины, а внешняя нагрузка при числе пластин, большем одной, распределяется равномерно между всеми пластинами, из выражения (1) найдем потребную толщину пластины

где Р - сила правки в направлении оси правящего инструмента, зависящая от условий правки;
n - число круговых пластин в правящем устройстве;
А - заданная амплитуда колебаний правящего инструмента.

Максимальное напряжение, возникающее в пластине в процессе правки, также найдем на основе известных зависимостей [3]

где

Из выражения (3) видно, что с увеличением числа пластин уменьшается действующее в них напряжение, а следовательно, возрастает прочность устройства.

Подставив в равенство (3) выражение (1), можно найти максимально допустимую деформацию пластин, а следовательно, необходимую величину зазора между втулкой 7 и упором 10

где - коэффициент запаса прочности;
[σ] - предел прочности материала пластины.

Приведем численный пример. Пусть в процессе правки на правящий инструмент действует сила Р=10 Н. Рациональная амплитуда колебаний правящего инструмента зависит от условий шлифования: при черновых условиях шлифования А= 0,015-0,020 мм, при тонком шлифовании А=0,005-0,010 мм. Примем А=0,01 мм. Размеры пластин выбираем из конструктивных соображений: D=40 мм, d=20 мм. Материал пластин ст. 65 Г в состоянии поставки: [σ]=1000 Мпа, Е=210000 МПА, μ=0,3. Коэффициент запаса примем равным k=1,5.

По формуле (2) найдем толщину пластин. При n=3

Напряжение, возникающее в пластинах при правке, определим по формуле (3)

Величину максимального зазора между рабочим элементом устройства и упором найдем по формуле (4)

При n=1 δ=0,356 мм; σ_r=32 МПа; z=0,2 мм.

Как видно из данного примера, при числе пластин n=3 действующее в пластинах напряжение уменьшается в полтора раза по сравнению с использованием одной пластины. Это увеличивает долговечность правящего устройства.

Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого изобретения заключается в следующем.

1. Повышается точность правки шлифовального круга. Вершина правящего инструмента при использовании числа круговых пластин больше двух и их расположении на расстоянии, примерно равном вылету правящего инструмента, колеблется только в одном направлении - вдоль своей оси, а эти колебания несложно регламентировать.

2. Повышается долговечность правящего инструмента, так как с увеличением числа пластин уменьшается потребная их толщина и повышается их прочность.

3. Ввиду наличия упора предотвращается возможность разрушения правящего устройства из-за нерегламентированных врезаний правящего инструмента в рабочую поверхность шлифовального круга.

Источники информации
1. Патент США 2726650, кл. 125-11, опублик. 1955.

2. А. С. СССР 961934. Устройство для правки шлифовального круга. / Королев А.В., Редько С.Г., Березняк Р.А. Бюл. 36, 30.09.82.

3. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. - М.: Физматгиз, 1959.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для восстановления режущей способности шлифовальных кругов и придания им заданной геометрической формы. На столе станка неподвижно закреплен корпус. Правящий инструмент установлен в нем с помощью двух или более упругих элементов в виде круговых пластин. Для ограничения амплитуды колебаний правящего инструмента предусмотрен жесткий упор в основании корпуса. Такая конструкция обеспечивает колебания инструмента только в одном направлении, увеличение числа пластин повышает их прочность, а наличие упора предотвращает возможность разрушения устройства. 1 ил.

Устройство для правки шлифовальных кругов, содержащее закрепленный неподвижно на столе станка корпус, в котором с помощью упругого элемента в виде круговой пластины установлен правящий инструмент, отличающееся тем, что в качестве упругого элемента используют две или большее число круговых пластин, а в основании корпуса установлен жесткий упор, ограничивающий амплитуду колебания правящего инструмента.