СПОСОБ ИГЛОФРЕЗЕРОВАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК A46B7/10 

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к способам механической обработки материалов резанием - иглофрезерованием, а также зачистки сварных швов и очистки поверхностей металлов и других материалов, например, от коррозии и окалины.

Известен способ механической обработки цилиндрической щеткой, содержащей втулку с установленными на ней дисками, каждый из которых имеет размещенные по периферии отверстия для крепления V-образных пучков проволочного ворса и фланцы для фиксации дисков на втулке [1].

Недостатками известного способа являются невысокая эффективность использования из-за низкой плотности набивки ворса и ненадежное крепление его, поэтому щетка обладает малой жесткостью, что не позволяет добиться высокой производительности и качественно удалять значительные припуски, при этом узкие технологические возможности ограничивают область применения.

Известен способ механической обработки цилиндрической щеткой, содержащей втулку с установленными на ней дисками, каждый из которых имеет размещенные по периферии отверстия для крепления V-образных пучков проволочного ворса и фланцы для фиксации дисков на втулке, при этом каждый пучок ворса закреплен на диске таким образом, что участок его сгиба размещен между парой отверстий, а его свободные концы проходят через отверстия и расположены радиально по отношению к оси втулки, при этом расстояние между осями каждой пары отверстий диска не превышает удвоенного диаметра отверстия, диски установлены со смещением один относительно другого так, что пучки ворса одного из них расположены между пучками другого, а расстояние между осями отверстий двух расположенных по длине втулки дисков равно половине расстояния между осями пары отверстий в диске [2].

Недостатками известного способа являются невысокая степень механизации наладочных работ иглофрезерования, требующая больших ручных затрат сил и времени на изменение и регулирование жесткости щетки и плотности набивки ворса при изменении характера работ при переходах с легких на тяжелые силовые условия работ и наоборот, кроме того, не представляется возможным быстро реагировать на изменение твердости и прочности обрабатываемого материала и т.д.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей способа за счет применения полуавтоматического устройства изменения жесткости иглофрезы и плотности ворса, позволяющее изменять эффективность обработки с надежным креплением ворса при высокопроизводительном и качественном снятии значительных припусков и работать в тяжелых силовых условиях.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа иглофрезерования, при котором производят вращение иглофрезы и перемещение ее относительно обрабатываемой заготовки, причем черновое и чистовое иглофрезерование производят при различной жесткости иглофрезы и различной плотности набивки ворса, осуществляемой устройством, содержащим корпус со шпинделем, на котором установлены два фланца, закрепленных неподвижно, и дополнительный фланец установлен с возможностью перемещения в осевом направлении, а также механизм осевого перемещения подвижного дополнительного фланца.

Кроме того, два упомянутых неподвижных фланца обеспечивают минимальную жесткость, с которой ведут чистовое иглофрезерование, а черновую обработку с удалением значительных припусков ведут более жесткой иглофрезой, при этом дополнительная жесткость обеспечивается дополнительным фланцем.

На фиг.1 представлена конструкция устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - рабочее положение иглофрезы с максимально разведенными фланцами для чистовой обработки; на фиг.3 – положение иглофрезы с максимальной жесткостью для черновой обработки; на фиг.4 - схема сборки иглофрезы; на фиг.5 - разрез А-А на фиг.1.

Предлагаемый способа иглофрезерования предусматривает вращение иглофрезы и перемещение ее относительно обрабатываемой заготовки.

Особенности способа заключаются в том, что черновое и чистовое иглофрезерование производят при различной жесткости иглофрезы и различной плотности набивки ворса, осуществляемой специальным устройством, реализующим предлагаемый способ.

Устройство содержит шпиндель 1, который с помощью подшипников 2 и 3 установлен с возможностью вращения в корпусе 4. Для вращения шпинделя служит шкив 5, соединенный бесконечным ремнем 6 со шкивом 7 приводного электродвигателя 8, установленного, например, на корпусе 4.

На шпинделе 1 между фланцами 9 и 10 установлены диски 11 с V-образными пучками проволочного ворса.

На шпинделе 1 между фланцем 9, неподвижно установленным с помощью гаек 12, и механизмом осевого перемещения 13 установлен подвижный фланец 14, который имеет возможность перемещаться по шпинделю 1.

На шпинделе 1 между неподвижным фланцем 10 и корпусом 4 установлен механизм 13 осевого перемещения с подвижным элементом - поршнем 15, к которому крепится подвижный фланец 14 или, как показано на фиг.1, подвижный фланец 14 выполнен за одно целое с поршнем 15. В отверстии поршня 15 на шпинделе 1 между неподвижным фланцем 10 и поршнем 15 установлена пружина 16 сжатия.

Механизм 13 осевого перемещения может быть выполнен в виде силового цилиндра, соединенного с муфтой 17, установленной на нерабочем конце шпинделя 1. Муфта 17 в этом случае соединена с источником давления рабочей среды, например с гидростанцией или пневмосетью.

Цилиндрическая иглофреза содержит диски 11, каждый из которых имеет размещенные по периферии отверстия 18 для крепления V-образных пучков 19 проволочного ворса и фланцы 9 и 10 для фиксации дисков 11 на шпинделе 1. Каждый V-образный пучок 19 ворса закреплен на диске 11 так, что участок его сгиба размещен между парой отверстий 18, а его свободные концы проходят через эти отверстия и расположены радиально по отношению к оси шпинделя 1. Расстояние между осями каждой пары отверстий диска 11 не превышает удвоенного диаметра d отверстия. Диски 11 установлены со смещением относительно друг друга так, что пучки 19 ворса одного из них расположены между пучками другого. Расстояние l между осями отверстий 18 двух рядом расположенных по длине шпинделя 1 дисков 11 равно половине расстояния L между осями пары отверстий 18 в диске.

Сборка иглофрезы осуществляется следующим образом.

Нарезается проволока из бухты и набираются пучки диаметром, близким к диаметру отверстия 18. Затем пучки перегибаются и концами продеваются в соседние отверстия 18 диска 11, после чего они вторично перегибаются уже в радиальном направлении диска. Затем диски 11 надеваются на рабочий конец шпинделя 1 до упора во фланец 10 и фиксируются с противоположной стороны другим фланцем 9 с последующей затяжкой гайками 12. Диски 11 устанавливаются на шпинделе таким образом, что пучки ворса на одном диске располагаются между пучками ворса на рядом стоящем диске.

Иглофрезу используют следующим образом.

Иглофреза устанавливается на шпиндель, которому сообщается вращение, и подводится к обрабатываемой поверхности. Концы проволочного ворса, взаимодействуя с обрабатываемой поверхностью, осуществляют микрорезание.

Черновую обработку с удалением значительных припусков ведут более жесткой иглофрезой, при этом дополнительная жесткость обеспечивается дополнительным фланцем 14, который приближают к фланцу 9 благодаря включению в работу механизма 13 осевого перемещения (см. фиг.3), который как под прессом повышает плотность набивки ворса и жесткость иглофрезы.

Чистовое иглофрезерование, а также другие легкие виды работ: очистка поверхностей металлов и других материалов, например, от коррозии, окалины, зачистка сварных швов и заусенцев, ведут иглофрезой с минимальной жесткостью, для чего на ходу, не останавливая процесс, выключают механизм 13 осевого перемещения и под действием пружины 15 дополнительный фланец 14 отводится от иглофрезы (см. фиг.2).

Пример. Проводилась обработка заготовки из горячекатанной полосы из стали 20 по предлагаемому способу на модернизированном горизонтально-фрезерном станке мод. 6Р82Г. Модернизация заключалась в оснащении шпинделя пневмоцилиндром для дополнительного повышения жесткости иглофрезы. В качестве ворса применяли стальную пружинную проволоку диаметром 0,5...1,0 мм из стали 65Г. Использовали иглофрезу с соотношением h/i, где h - длина вылета ворса над фланцами; i - наименьший радиус инерции поперечного сечения проволочных элементов, находящийся в пределах 50...100, а коэффициент К_п плотности проволочного ворса в пределах 0,6...0,7 для чистовой обработки и 0,8...0,9 для черновой обработки, при этом натяг составлял Н=0,7.,.1,0 мм для чистовой обработки и Н=1,2... 1,5 мм для черновой обработки [3].

Режимы работы: окружная скорость для черновой обработки 2...3 м/с, для чистовой - 4...5 м/с. Продольная подача определялась по формуле S=h·n (мм/мин), где n - частота вращения устройства, мин^-1; значение h (мм) зависит от натяга и диаметра диска и определяли опытным путем.

Обработка показала, что иглофреза при черновой обработке срезает с обрабатываемой поверхности окалину вместе с упрочненным слоем; при чистовом иглофрезеровании улучшается шероховатость на один класс, усилие прижатия иглофрезы к обрабатываемой поверхности заготовки составляла 200...300 H и 400...600 H на 10 мм ширины рабочей поверхности иглофрезы соответственно при чистовой и черновой обработке, а тангенциальная составляющая силы резания при этом составляла 150...250 Н и 450...550 Н соответственно при чистовой и черновой обработке.

При обработке по предлагаемому способу соблюдалось условие:

для чистовой обработки

К_р=р/σ_в=1,5...1,7;

для черновой обработки

К_р=р/σ_в=1,8...2,0,

где р - давление иглофрезы на обрабатываемую поверхность, МПа;

σ_в - предел прочности материала обрабатываемой заготовки, МПа.

Выбор соответствующего давления р зависит от физико-механических свойств материала проволочного ворса, от жесткости и плотности последнего, а также от натяга Н [3].

Использование предлагаемого способа позволяет расширить технологические возможности иглофрезерования, повысить эффективность использования иглофрезы с надежным креплением проволочного ворса за счет повышения плотности набивки ворса и повышения жесткости. Надежность крепления ворса и управление жесткостью позволяет также высокопроизводительно удалять значительные припуски, т.е. работать в тяжелых силовых условиях, прогнозировать шероховатость и качество обрабатываемой поверхности.

Источники информации

1. Патент США №2983940, кл. 15-181, 1961.

2. А.с. СССР 1431726, МКИ А 46 В 7/10. Цилиндрическая щетка. Абугов Л.Г., Богданов Л.Н., Богданов В.Н. и др. Заявка №4109194/27-12, заявл. 17.06.86, опубл. 23.10.88. Бюл. №39 - прототип.

3. Гавриленко И.Г. Способ совмещения предварительной и окончательной иглофрезерной зачистки цилиндрических деталей. // Автоматизация и современные технологии. - 1992. - №9. - С.27-30.

Изобретение относится к способам механической обработки материалов резанием - иглофрезерованием, а также к способам зачистки сварных швов и очистки поверхностей металлов и других материалов, например, от коррозии и окалины. Способ иглофрезерования осуществляется вращением иглофрезы и перемещением ее относительно обрабатываемой заготовки, причем черновое и чистовое иглофрезерование производят при различной жесткости иглофрезы и различной плотности набивки ворса, осуществляемой устройством, содержащим корпус со шпинделем, на котором установлены два фланца, закрепленных неподвижно, и дополнительный фланец, установленный с возможностью перемещения в осевом направлении, а также механизм осевого перемещения подвижного дополнительного фланца. Изобретение обеспечивает высокопроизводительную и качественную обработку поверхностей. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Способ иглофрезерования, при котором производят вращение иглофрезы и перемещение ее относительно обрабатываемой заготовки, отличающийся тем, что черновое и чистовое иглофрезерование производят при различной жесткости иглофрезы и различной плотности набивки ворса, осуществляемой устройством, содержащим корпус со шпинделем, на котором установлены два фланца, закрепленных неподвижно, и дополнительный фланец установлен с возможностью перемещения в осевом направлении, а также механизм осевого перемещения подвижного дополнительного фланца.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что два упомянутых неподвижных фланца обеспечивают минимальную жесткость, с которой ведут чистовое иглофрезерование, а черновую обработку с удалением значительных припусков ведут более жесткой иглофрезой, при этом дополнительная жесткость обеспечивается дополнительным фланцем.