КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ ИГЛО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2004 года по МПК B24B1/00 B23C5/00 B24D17/00 

Способ относится к машиностроению, а именно к обработке материалов резанием, и может быть использован на машиностроительных предприятиях для снятия больших припусков и эффективной чистовой обработки заготовок из различных металлов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин.

Известен способ очистки поверхностей от продуктов коррозии, окалины и т.д. с помощью устройства, содержащего приводной диск с поочередно размещенными по его окружности пучками ворса и установленными в сквозных отверстиях диска абразивными цилиндрами [1].

Недостатками известного способа являются узкая специализация, которая ограничивает применения его для обработки тел вращения, при этом свободное вращение абразивных цилиндров только за счет сил трения не позволяет интенсифицировать процесс обработки, кроме того, по мере износа абразива цилиндры будут с меньшим усилием прижиматься к обрабатываемой поверхности из-за свойств прижимных пружин, причем способ и устройство не позволяют полностью использовать режущие свойства абразива, который требует очень большой скорости вращения (порядка нескольких тысяч оборотов при таких малых диаметрах цилиндров) диска, что трудно осуществить по динамическим соображениям, тем самым будет снижаться производительность и качество обработки.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей, повышение производительности, качества обработки и долговечности инструмента.

Это достигается предлагаемым комбинированным способом иглоабразивной обработки поверхностей вращения, при котором заготовке и комбинированной инструментальной головке с расположенными в ней шлифовальным кругом и рабочими элементами в виде U-образных пучков игл сообщают вращательные движения и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности, причем по мере износа шлифовального круга U-образные пучки игл перемещают в радиальном направлении благодаря тому, что они расположены на держателе в виде спиральной пружины, установленной коаксиально с корпусом, при этом концы ее жестко связаны с неподвижным фланцем и промежуточным подвижным диском.

Кроме того, регулировку и установку наружного диаметра U-образных игл производят вращением промежуточного подвижного диска, в котором имеется радиальный паз с расположенным нем концом спиральной пружины, при этом второй конец ее расположен в радиальном пазу неподвижного фланца.

При этом комбинированную инструментальную головку берут с аксиальным смещением в направлении продольной подачи рабочих слоев шлифовального круга и U-образных пучков игл, причем величина аксиального смещения определяется с помощью косых шайб, установленных с торцов головки.

Сущность предлагаемого комбинированного способа поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена комбинированная инструментальная головка, реализующая предлагаемый способ и имеющая минимальный наружный диаметр (максимум изношенная и прошедшая последнюю переточку), частичный продольный разрез; на фиг.2 - иглофрезерная часть головки, изометрия; на фиг.3 - комбинированная инструментальная головка, реализующая предлагаемый способ и имеющая максимальный наружный диаметр (неизношенная и прошедшая первую правку), частичный продольный разрез; на фиг.4 — вариант комбинированной инструментальной головки с аксиальным смещением режущих слоев.

Предлагаемый комбинированный способ является совмещенной обработкой абразивным кругом и иглофрезерованием поверхностей вращения, при котором заготовке и комбинированной инструментальной головке сообщают вращательные движения и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности. Способ также применим и для плоского шлифования периферией данной инструментальной головкой.

Комбинированная инструментальная головка содержит установленный на корпусе 1 между неподвижным фланцем 2 и промежуточным подвижным диском 3 держатель U-образных пучков игл 4 в виде спиральной пружины 5 с загнутыми концами 5¹, установленной коаксиально с корпусом 1 [2]. Промежуточный диск 3 выполнен подвижным, установлен с возможностью поворота, определяет расстояние между двумя инструментами и имеет радиальный паз, в который входит загнутый конец 5¹ спиральной пружины 5.

Комбинированная головка имеет средство для скрепления диска 3 и фланца 2 между собой, выполненное в виде гайки 6, навернутой на резьбовой конец корпуса 1.

Вторым инструментом помимо иглофрезы на корпусе 1 установлен шлифовальный круг 7, который торцом прижимается к диску 3 и крепится с помощью фланца 8 гайкой 9.

Концы 5¹ спиральной пружины 5 связаны с фланцем 2 и диском 3 и расположены в радиальных пазах 10 и 11.

Сборку комбинированной инструментальной головки осуществляют следующим образом.

После набора пучков игл 4 на спиральную пружину 5 ее концы вставляют в радиальные пазы 10 и 11 фланца 2 и диска 3, последние поворачивают один относительно другого и сближают таким образом, чтобы пучки 4 плотно сбазировались на временной втулке 12 и были бы сжаты фланцем 2 и диском 3. Предварительное и окончательное сжатие фланца и диска и пучков игл 4 производят гайкой 6.

Затем устанавливают шлифовальный круг 7, как обычно используя картонные прокладки (не показаны) между кругом, диском 3 и фланцем 8, и закрепляют гайкой 9.

По мере износа шлифовального круга он уменьшается в диаметре и некоторое время (которое устанавливают экспериментально) продолжают комбинированную обработку до тех пор, пока эффективно работают иглы.

При большой разнице (устанавливаемой экспериментально) диаметров круга и иглофрезы комбинированный инструмент начинает работать неэффективно (иглы не режут торцами) и его переналаживают.

Разборку инструмента производят в обратном порядке.

Временную втулку 12 заменяют на втулку меньшего наружного диаметра, который позволяет уменьшить диаметр иглофрезы до диаметра изношенного круга, и производят сборку в той последовательности, которая описана выше. Перед обработкой переналаженный комбинированный инструмент правят методом шлифования.

Наиболее эффективно предлагаемый способ будет осуществляться комбинированной инструментальной головкой с аксиальным смещением в направлении продольной подачи рабочих слоев шлифовального круга и U-образных пучков игл (см. фиг.4). Благодаря наклону комбинированного инструмента к обрабатываемой поверхности рабочий торец иглы устанавливается под углом (называемый задним), а цилиндрическая поверхность иглы - под острым передним углом, которые позволяют более эффективно производить резание и увеличить производительность обработки.

Величина аксиального смещения А зависит от конструкции косых шайб 13 и 14, установленных с торцов головки, в одной из которых также выполнен радиальный паз 15.

Работа иглоабразивной головки по предлагаемому комбинированному способу осуществляется следующим образом.

Подачу инструмента вдоль обрабатываемой заготовки обеспечивают таким образом, что вначале поверхность обрабатывают абразивным кругом и окончательно - пучками игл 4 таким образом, что весь припуск, оставленный под иглоабразивную обработку, распределяется между абразивом и упругими резцовыми элементами в виде игл, которые окончательно калибруют и “выхаживают” обрабатываемую поверхность.

Абразивный круг оставляет после себя риски, которые состоят из впадин и выступов, величина которых зависит от величины абразивного зерна. Идущие вслед за абразивным кругом пучки игл срезают выступы рисок, улучшая шероховатость и качество обработки.

При обработке крупнозернистыми кругами с целью интенсификации процесса черновую обработку ведут с большим углом наклона режущего слоя абразивного круга 7 и пучков игл 4 к плоскости, перпендикулярной оси вращения.

С целью улучшения качества обработки предпочтительно чистовую обработку вести с минимальным углом наклона круга и резцовых элементов в виде игл или равным нулю.

Частота колебательного движения аксиально-смещенного режущего абразивного слоя и резцовых элементов в виде игл будет равна частоте вращения шпинделя, на котором закреплена комбинированная иглоабразивная головка. Использование комбинированного инструмента, работающего по предлагаемому способу, позволяет вести обработку с использованием всей периферийной рабочей части инструмента с сохранением преимущества процесса прерывистой иглоабразивной обработки. Производительность такого способа чистовой комбинированной обработки повышается в 2...2,5 раза, а шероховатость поверхности - на 1-2 класса. При этом расход абразивного инструмента снижается на 25...35%.

Пример. На внутришлифовальном станке мод. 3К228В обрабатывали сквозное отверстие диаметром 60Н7^(+0,03) и длиной 60 мм. Параметр шероховатости обрабатываемой поверхности R_а=0,63 мкм. Припуск на сторону 0,4 мм. Материал заготовки - сталь 45, закаленная, твердость HRC 45. Станок оснащен устройством для активного контроля обрабатываемых заготовок. Абразивный круг марки 24А25П25К8А диаметром 50 мм, иглоабразивная головка - диаметр игл 1 мм.

Обработка проводилась при следующих режимах резания. Частоту вращения круга принимали 13000 мин^-1; частоту вращения заготовки - 200 мин^-1. Продольная подача - 5390 мм/мин. Поперечная подача для обычных шлифовальных кругов рекомендуется 0,004 мм/дв.ход; для данного специального комбинированного инструмента принимали - 0,008 мм/дв.ход. Охлаждающая жидкость - эмульсия. Угол наклона - 10°, амплитуда А при этом составила 8 мм. Для обеспечения необходимого качества и размерной точности обработки потребовалось основного времени 0,6 мин, что в 2 раза быстрее, чем при обычной абразивной обработке.

Применение данного комбинированного способа иглоабразивной обработки позволяет исключить операцию чернового и получистового шлифования благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1-2 класса. При этом расход абразивного инструмента снижается в среднем на ~30%.

Источники информации

1. А. с. СССР 1493248, МКИ А 46 В 7/08 // В 24 В 45/00. Устройство для обработки поверхностей. Перепичка Е. В. и Скалько Н. С. Заявка № 3984461/31-12, заяв. 04.12.85, опуб. 15.07.89, БИ № 26 - прототип.

2. Патент США № 4353143, кл. 15-162, опубл. 1982 г.

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано для снятия больших припусков и чистовой обработки заготовок из различных металлов, склонных к дефектообразованиям в виде прижогов и микротрещин. Заготовке и комбинированной инструментальной головке сообщают вращения и движение подачи. Комбинированная головка содержит шлифовальный круг и рабочие элементы в виде U-образных пучков игл. Последние по мере износа шлифовального круга перемещают в радиальном направлении благодаря тому, что они расположены на держателе в виде спиральной пружины, установленной коаксиально с корпусом головки. Концы пружины жестко связаны с неподвижным фланцем и промежуточным подвижным диском. Такие действия расширяют технологические возможности, повышают производительность обработки за счет исключения операции чернового и получистового шлифования и улучшают качество обрабатываемых поверхностей. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Комбинированный способ игло-абразивной обработки поверхностей вращения, при котором заготовке и комбинированной инструментальной головке с расположенными в ней шлифовальным кругом и рабочими элементами в виде U-образных пучков игл сообщают вращательные движения и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что по мере износа шлифовального круга U-образные пучки игл перемещают в радиальном направлении благодаря тому, что они расположены на держателе в виде спиральной пружины, установленной коаксиально с корпусом, при этом концы ее жестко связаны с неподвижным фланцем и промежуточным подвижным диском.2. Комбинированный способ по п.1, отличающийся тем, что регулировку и установку наружного диаметра U-образных игл производят вращением промежуточного подвижного диска, в котором имеется радиальный паз с расположенным в нем концом спиральной пружины, при этом второй конец ее расположен в радиальном пазу неподвижного фланца.3. Комбинированный способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что комбинированную инструментальную головку берут с аксиальным смещением в направлении продольной подачи рабочих слоев шлифовального круга и U-образных пучков игл, при этом величина аксиального смещения определяется с помощью косых шайб, установленных с торцов головки.