КОМБИНИРОВАННЫЙ ИГЛОАБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2004 года по МПК B24D17/00 B23C5/00 

Инструмент 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.

Известно устройство для очистки поверхностей от продуктов коррозии, окалины и т.д., содержащее приводной диск с поочередно размещенными по его окружности пучками ворса и установленными в сквозных отверстиях диска абразивными цилиндрами [1].

Недостатками известного устройства являются его узкая специализация, которая ограничивает применения 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 устройство не позволяет 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 иглоабразивным инструментом, содержим установленный на корпусе шлифовальный круг и рабочие элементы в виде U-образных пучков игл, которые расположены на держателе в виде спиральной пружины, установленной коаксиально с корпусом, при этом пучки игл опираются на временную сменную втулку.

Кроме того, U-образные пучки игл установлены между промежуточным подвижным диском, в котором имеется радиальный паз с расположенным в нем отогнутым концом спиральной пружины, и неподвижным фланцем, имеющим также радиальный паз, в котором расположен второй отогнутый конец пружины.

При этом комбинированный инструмент содержит косые шайбы, установленные с торцов инструмента, причем косая шайба, установленная со стороны пучков игл, имеет радиальный паз, в котором расположен отогнутый конец пружины.

Сущность конструкции предлагаемого комбинированного инструмента поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен комбинированный инструмент, имеющий минимальный наружный диаметр (максимум изношенный и прошедший последнюю переточку), частичный продольный разрез; на фиг.2 - иглофрезерная часть инструмента, изометрия; на фиг.3 - комбинированный инструмент, имеющий максимальный наружный диаметр (неизношенный и прошедший первую правку), частичный продольный разрез; на фиг.4 - вариант комбинированного инструмента с аксиальным смещением режущих слоев.

Предлагаемый комбинированный инструмент предназначен для совмещенной обработки абразивным кругом и иглофрезерованием поверхностей вращения, при котором заготовке и комбинированному инструменту сообщают вращательные движения и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности. Инструмент также применим и для плоского иглошлифования периферией.

Комбинированный инструмент 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.

Комбинированный инструмент 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 комбинированного инструмента 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 (круг не режет зернами) 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 известным методом шлифования.

Наиболее эффективно предлагаемый комбинированный инструмент будет работать 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 (называемым 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 инструмента, в одной из которых также выполнен радиальный паз 15.

Работа иглоабразивного комбинированного инструмента 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 закреплен комбинированный иглоабразивный инструмент.

Комбинированный инструмент позволяет вести обработку с использованием всей периферии рабочей части инструмента с сохранением преимущества процесса прерывистой иглоабразивной обработки.

Производительность такого комбинированного инструмента повышается в 2...2,5 раза, а шероховатость поверхности - на 1-2 класса. При этом расход абразивного инструмента снижается на 25...35%.

При промышленных испытаниях на внутришлифовальном станке мод. ЗК228В обрабатывали сквозное отверстие диаметром 60Н7^(+0,03) и длиной 60 мм. Параметр шероховатости обрабатываемой поверхности Ra=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, пучки из игл диаметром - 1 мм.

Обработка проводилась при следующих режимах резания. Частоту вращения круга принимали 13000 мин^-1; частоту вращения заготовки - 200 мин^-2. 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 предлагаемого комбинированного иглоабразивного инструмента позволяет исключить операцию чернового и получистового шлифования благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1-2 класса. При этом расход 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. Бюл. №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. Комбинированный иглоабразивный инструмент содержит установленный на корпусе шлифовальный круг и рабочие элементы в виде U-образных пучков игл. Последние расположены на держателе в виде спиральной пружины, установленной коаксиально с корпусом, и оперты на временную сменную втулку. Концы пружины размещены в радиальных пазах неподвижного фланца и промежуточного подвижного диска. Такая конструкция расширяет технологические возможности, повышает производительность обработки за счет исключения операции чернового и получистового шлифования и улучшает качество обрабатываемых поверхностей. 2.з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Комбинированный иглоабразивный инструмент, содержащий установленный на корпусе шлифовальный круг и рабочие элементы в виде U-образных пучков игл, отличающийся тем, что U-образные пучки игл расположены на держателе в виде спиральной пружины, установленной коаксиально с корпусом, при этом пучки игл опираются на временную сменную втулку.2. Комбинированный инструмент по п.1, отличающийся тем, что U-образные пучки игл установлены между промежуточным подвижным диском, в котором имеется радиальный паз с расположенным в нем отогнутым концом спиральной пружины, и неподвижным фланцем, имеющим также радиальный паз, в котором расположен второй отогнутый конец пружины.3. Комбинированный способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит косые шайбы, установленные с торцов инструментов, при этом косая шайба, установленная со стороны пучков игл, имеет радиальный паз, в котором расположен отогнутый конец пружины.