СБОРНЫЙ АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2004 года по МПК B24D13/08 

Изобретение относится к машиностроению, к механической обработке металлов и может быть использовано при шлифовании и полировании поверхностей деталей при их безразмерной окончательной обработке лепестковыми кругами.

Известен сборный абразивный инструмент, выполненный в виде пары абразивных кругов, закрепленных под углом друг к другу на общем валу с осевым зазором [1].

Недостатками известного инструмента являются ограниченность технологических возможностей при декоративной отделке и чистовой обработке фасонных поверхностей, а также трудности в достижении широкого диапазона качества обработанных поверхностей, при этом, обладая минимальной осевой жесткостью и работая только одной стороной периферийной абразивной поверхностью, невозможно добиться высокой производительности.

Известен сборный абразивный инструмент, выполненный в виде пары абразивных кругов, закрепленных под углом друг к другу на общем валу с осевым зазором, причем инструмент снабжен пружиной растяжения, размещенной между смежными торцами абразивных кругов, которые установлены с возможностью углового поворота [2].

Недостатками известного инструмента являются:

- минимальная осевая жесткость инструмента, не позволяющая добиться высокой производительности;

- работа только одной стороной периферийной абразивной поверхности инструмента многократно увеличивает трудоемкость обработки;

- ограниченность технологических возможностей при декоративной отделке и чистовой обработке фасонных поверхностей;

- трудности в достижении широкого диапазона качества обработанных поверхностей.

Все это снижает производительность обработки, качество и ведет к увеличенному расходу инструмента.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей инструмента за счет обеспечения возможности обработки двумя торцами лепестков инструмента, который установлен под углом к оси вращения, повышение производительности путем увеличения осевой жесткости инструмента благодаря использованию абразивных лепестков в форме эллипса, а также улучшение качества обработки благодаря перекрестному продольно-поперечному пересечению траекторий движения полировальных кругов.

Поставленная задача решается с помощью сборного абразивного инструмента, который выполнен в количестве не менее трех абразивных лепестковых кругов, закрепленных под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, на общем валу с осевым зазором, причем средний круг установлен на валу посредством подшипника с возможностью свободного вращения и состоит из лепестков, выполненных из двусторонней шлифовальной шкурки и расположенных поперек оси вращения, при этом лепестки имеют форму эллипса, малая ось которого равна диаметру инструмента, а большая ось определяется по формуле

b=D/cosα ,

где b - большая ось эллипса, мм;

D - наружный диаметр инструмента, мм;

α - угол наклона кругов к плоскости, перпендикулярной оси вращения, который определяется по формуле

α ≤ arctg(А_О/D),

где А_О - амплитуда осциллирующей зоны резания наклонных кругов, принятая

А_О≤_В,

здесь В - высота среднего круга, мм.

Причем остальные круги закреплены жестко на валу и состоят из лепестков, расположенных вдоль оси, и установлены радиально.

Кроме того, зернистость среднего круга на номер больше, чем зернистость остальных кругов.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 приведена конструкция сборного абразивного инструмента, частичный осевой разрез; на фиг.2 - общий вид инструмента, повернутого на пол-оборота относительно положения, представленного на фиг.1; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - вид по А¹ на фиг.1; на фиг.5 - эллипсовидный лепесток из двусторонней шлифовальной шкурки; на фиг.6 - элемент Б на фиг.1, положения лепестков среднего круга в зоне контакта с обрабатываемой поверхностью; на фиг.7 - элемент В на фиг.2, положения лепестков среднего круга в зоне контакта с обрабатываемой поверхностью; на фиг.8 - развертка следа инструмента на обрабатываемой поверхности при его повороте на один оборот и направление движений абразивных зерен различных кругов.

Предлагаемый сборный абразивный инструмент позволяет производить чистовую обработку одновременно в продольном и поперечном направлениях как при круглом, так и плоском полировании.

Рабочими режущими элементами инструмента являются в среднем круге эллипсовидные лепестки 1 из двусторонней шлифовальной шкурки, расположенные поперек, а остальные круги набраны из лепестков абразивной шкурки, расположенные радиально в продольном направлении.

Сборный абразивный инструмент выполнен в количестве не менее трех абразивных лепестковых кругов 2, 3 и 4, закрепленных под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения на общем валу 5 с осевым зазором. Средний круг 3 установлен на валу 5 посредством подшипникового узла 6 с возможностью свободного вращения и состоит из лепестков 1, выполненных из двусторонней шлифовальной шкурки и расположенных поперек оси вращения. В подшипниковый узел 6 входит втулка 7 с косыми торцами и угловым расположением осей внутренней и наружной поверхностей, фланец 8, который монтируется на подшипнике качения с помощью пружинных упорных концентрических колец (взятых, например, по ГОСТ 13940-80 и ГОСТ 13941-80). На фланце 8 с помощью гайки 9 закреплены лепестки 1 подвижного круга 3.

Лепестки 1 имеют форму эллипса, малая ось которого равна диаметру инструмента, а большая ось зависит от угла поворота и определяется по формуле

b=D/cosα ,

где b - большая ось эллипса, мм;

D - наружный диаметр инструмента, мм;

α - угол наклона кругов к плоскости, перпендикулярной оси вращения, который определяется по формуле

α ≤ arctg(A_о/D),

где А_о - амплитуда осциллирующей зоны резания наклонных кругов, принятая

А_о≤_В,

здесь В - высота среднего круга 3, мм.

Остальные круги 2, 4 и т.д. закреплены на валу жестко с помощью косых шайб 10, 11, гайки 12 и состоят из лепестков, расположенных вдоль оси, и установлены радиально (см. фиг.4).

Зернистость среднего круга 3 на номер больше, чем крайних, т.е. средний круг с более крупным зерном предназначен для предварительного полирования. Крайние круги 2, 4 и т.д. с мелкой зернистостью предназначены для отделочной обработки.

Инструмент устанавливают на кругло-, внутри-, или плоскошлифовальный станок, а заготовку - в соответствующее приспособление. Сообщают вращение V валу 5, дают натяг инструменту с помощью поперечной подачи S_поп и продольную подачу заготовке S_пp, а также при кругло- и внутришлифовальных работах - вращение заготовки. За полный оборот вала инструмента круги 2 и 4 плавно меняют по отношению к обрабатываемой поверхности свое угловое положение влево и вправо от нормали на угол α .

Круг 3, подвижно смонтированный с помощью подшипникового узла 6 на валу 5, обкатывается по обрабатываемой поверхности и благодаря его наклону в зоне контакта с заготовкой совершает возвратно-поступательные осциллирующие колебательные движения вдоль продольной оси вращения.

Перемещаясь по обработанной кругом 2 поверхности заготовки, подвижный круг 3 в зоне контакта производит срезание микронеровностей в направлении, перпендикулярном рискам-царапинам, прорезанным кругом 2 (см. фиг.8); при обратном ходе, перемещаясь по обработанной кругом 4. Благодаря наклону среднего круга и натягу, осуществляемого S_поп, основное силовое воздействие на обрабатываемую поверхность осуществляется частями лепестков, находящимися на периферии и имеющими наибольший прогиб (см. фиг.6 и 7). Направление прогиба лепестков меняется в зависимости от углового положения круга. Если зона контакта среднего круга с заготовкой расположена справа от нормали (см. фиг.6), то направление прогиба - вправо, при этом лепестки работают левым абразивным торцом, если зона контакта - слева от нормали, то направление прогиба - влево, а лепестки работают правым абразивным торцом (см. фиг.7).

При продолжительном выполнении полировальных работ по мере износа лепестков, под действием поперечной подачи S_поп ослабевший поперечный натяг восстанавливается и конструкция обеспечивает повышенное качество обработки в части уменьшения шероховатости обработанной поверхности заготовки.

В связи со сказанным в процессе данного продольно-поперечного полирования предлагаемым инструментом удается снимать большие припуски (например, до 0,3 мм) при применении крупнозернистых абразивных шкурок (зернистостью 16-80) и высоких скоростях резания (15-35 м/с).

Этот процесс фактически является разновидностью шлифования и эффективен для подготовки поверхностей к чистовому полированию и перед металлопокрытием.

Полирование сборным инструментом предназначено для снижения параметра шероховатости поверхности (до Ra=0,1...0,8 мкм) без устранения отклонений формы деталей.

Наибольший эффект применения осциллирующего полирования достигается при декоративной отделке и чистовой обработке фасонных поверхностей, например, полирование цилиндрических и конических поверхностей, обработка пресс-форм, штампов и др., полирование криволинейных поверхностей автомобильных кузовов, холодильников и др. под окраску.

Полирование предлагаемым инструментом выполняется в основном по одной схеме резания, которая основана на применении высоких скоростей резания (10...40 м/с), приближающихся к скорости шлифования. Окружная скорость круга при осциллирующем полировании деталей из: стали, никеля и хрома 20...35 м/с; меди, латуни и бронзы 16...25 м/с; алюминия, цинка и свинца 12...20 м/с.

Однако малые скорости S_пp перемещения заготовки (что характерно при плоском полировании) способствуют повышению качества обработки.

Наиболее применимы для предлагаемого инструмента круги из шкурки из электрокорунда и карбида кремния на тканиевой и бумажной основе зернистостью 8-М40, а также алмазные и эльборовые шкурки зернистостью 12-М3 на эластичной связке, при этом последние отличаются большой стойкостью.

Для работы данного инструмента применимы круги из водостойких алмазно-абразивных шкурок при обработке деталей из стали, чугуна и латуни, а в качестве охлаждающей жидкости используют эмульсию; из неводостойких шкурок - минеральные масла.

Предлагаемый сборный инструмент расширяет технологические возможности за счет обеспечения возможности обработки двумя торцами лепестков, из которых состоит средний круг, повышает производительность и качество обработки благодаря установки кругов под углом к оси вращения и свободной установки одного из кругов, увеличении осевой жесткости за счет использования абразивных лепестков в форме эллипса.

Источники информации

1. А.с. 689823 СССР, МКИ B 24 D 5/00. Сборный абразивный инструмент, 1977.

2. А.с. 1692824 СССР, МКИ B 24 D 13/00. Сборный абразивный инструмент. А.В. Чемерский и В.Н. Чешев, № 4700372/08, заявл. 18.04.89, опубл. 23.11.91. Бюл. № 43 - прототип.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при безразмерной окончательной обработке поверхностей деталей лепестковыми кругами. Сборный круг выполнен в количестве не менее трех абразивных лепестковых кругов. Последние закреплены под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, на общем валу с осевым зазором. Средний круг установлен на валу посредством подшипника качения с возможностью свободного вращения. Его лепестки выполнены из двусторонней шлифовальной шкурки в форме эллипса и расположены поперек оси вращения. Малая ось эллипса равна диаметру кругов, а большую ось определяют в зависимости от угла наклона кругов. В результате расширяются технологические возможности за счет обработки двумя торцами лепестков, повышаются производительность и качество обработки путем увеличения осевой жесткости инструмента и пересечения траекторий движения кругов. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Сборный абразивный инструмент, выполненный в количестве не менее трех абразивных лепестковых кругов, закрепленных под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, на общем валу с осевым зазором, отличающийся тем, что средний круг установлен на валу посредством подшипника с возможностью свободного вращения и состоит из лепестков, выполненных из двусторонней шлифовальной шкурки и расположенных поперек оси вращения, при этом лепестки имеют форму эллипса, малая ось которого равна диаметру инструмента, а большая ось определена по формуле:

b=D/cosα ,

где b - большая ось эллипса, мм;

D - наружный диаметр иструмента, мм;

α - угол наклона кругов к плоскости, перпендикулярной оси вращения, определяемый по формуле α ≤ arctg(A_о/D);

A_о - амплитуда осциллирующей зоны резания наклонных кругов, принимаемая А_о≤_В;

В - высота среднего круга, мм.