КОМБИНИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2004 года по МПК B24D17/00 B24B39/00 

Изобретение относится к изготовлению инструментов для отделочной чистовой обработки абразивом и поверхностным пластическим деформированием внутренних поверхностей отверстий деталей машин.

Известен инструмент для чистовой обработки поверхностей вращения шлифованием и поверхностным пластическим деформированием, состоящий из шлифовального круга, у которого периферийная режущая поверхность выполнена прерывистой, а деформирующие элементы размещены в секторах, величина и угловое расположение которых соответствует секторам впадин периферийной поверхности абразивного круга, обеспечивается прерывание контакта "обрабатываемая поверхность - шлифовальный круг", что исключает образование прижогов на обрабатываемой поверхности [1].

Недостатком данного инструмента является невозможность восстановления первоначального диаметра шлифовального круга при его износе. Эксплуатация инструмента потребует восстановления и режущих способностей шлифовального круга, которое достигается неоднократной правкой, а это уменьшает диаметр абразивного круга и приводит к потере работоспособности комбинированного инструмента в целом. Единственным решением приведения рабочих поверхностей шлифовального круга и деформирующих элементов в одну касательную плоскость - это отказ от правки и полная замена шлифовального круга, что значительно удорожает обработку и делает эксплуатацию конструкции нерентабельной.

Наиболее близким к изобретению является комбинированный инструмент, выполненный в виде шлифовального круга и соосно установленного с ним корпуса, в замкнутом ручье которого размещены рядом друг с другом деформирующие элементы, при этом устройство крепления шлифовального круга состоит из двух основных и двух прижимных сегментов с полуосями между ними, дающие возможность изменять угол наклона шлифовального круга, и двух основных и двух прижимных вкладышей, контактирующих со сферической с двумя лысками снаружи и коническим отверстием втулкой, фиксирующие положение и осуществляющие зажим шлифовального круга на оправке, располагая рабочую поверхность его в одной касательной плоскости с деформирующими элементами [2].

Недостатком данного инструмента является ограниченная возможность восстановления первоначального диаметра шлифовального круга при его износе, заключающаяся в том, что при достижении нулевого угла наклона круга последний необходимо удалять и заменять новым, что ведет к неоправданному перерасходу абразивного материала. При этом длительное время, расходуемое на переналадку с целью восстановления первоначального наружного диаметра шлифовального круга, ведет к удорожанию процесса. Кроме того, при правке шлифовального круга, которая необходима при каждом восстановлении наружного диаметра, удаляется заведомо больший слой абразива, чем при правке обычных традиционных кругов.

Задача изобретения - неоднократное восстановление первоначального диаметра шлифовального круга до полного износа алмазно-абразивного слоя и обеспечение бесприжогового прерывистого шлифования перед поверхностным пластическим деформированием, а также повышение качества обработки за счет периодического, совмещенного и последовательного воздействия на обрабатываемую поверхность абразива и деформирующих элементов, увеличение длительности работы без переналадок, производительности и срока службы инструмента за счет быстрого восстановления наружного диаметра абразивной части инструмента без остановки процесса.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого комбинированного инструмента, содержащего шлифовальный круг с устройством его крепления на оправке и соосно установленный с ним цилиндрический корпус, в замкнутом ручье которого размещены рядом друг с другом деформирующие элементы, причем шлифовальный круг состоит из отдельных алмазно-абразивных брусков, закрепленных на наружной поверхности торообразной упругой оболочки, при этом восстановление изношенного наружного диаметра круга осуществляют за счет подачи сжатого воздуха в упругую оболочку, из условия расположения его рабочей поверхности в одной касательной плоскости с деформирующими элементами. Кроме того, для придания большей жесткости торообразной упругой оболочки внутренняя поверхность ее разделена перегородкой на отсеки, сообщающиеся между собой.

Сущность конструкции комбинированного инструмента поясняется чертежами. На фиг.1 изображена конструкция предлагаемого комбинированного инструмента, частичный продольный разрез; на фиг.2 - вид слева по А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - частичный продольный разрез инструмента с максимально изношенным кругом.

Предлагаемый комбинированный инструмент предназначен для отделочной чистовой обработки внутренних поверхностей отверстий деталей машин абразивом и поверхностным пластическим деформированием.

На оправке (шпинделе) 1 установлен шлифовальный круг 2, который является сборным и состоит из отдельных алмазно-абразивных брусков, закрепленных на наружной поверхности торообразной упругой оболочки 3. Для придания большей жесткости торообразной упругой оболочки 3 внутренняя поверхность ее разделена перегородкой 4 на отсеки 5, сообщающиеся между собой. Такое устройство крепления сборного шлифовального круга 2 позволяет быстро, на ходу восстанавливать изношенный наружный диаметр круга путем подачи сжатого воздуха Р_сж в упругую оболочку 3, из условия расположения рабочей поверхности круга в одной касательной плоскости с деформирующими элементами 6. Деформирующие элементы 6 размещены рядом друг с другом в замкнутом ручье, который расположен на цилиндрическом корпусе 7, установленном соосно кругу 2.

Алмазно-абразивные бруски круга 2 берут на гибкой, например каучуковой, основе, а крепление их к торообразной упругой оболочке 3 выполняют одним из известных способов, например приклеиванием, путем вулканизации и др.

Торообразная упругая оболочка 3 установлена на оправке 1 с помощью ограничительных шайб 8, шайбы 9 и закреплена гайкой 10.

Приведение в рабочее состояние торообразной упругой оболочки 3 осуществляется путем подачи в оболочку через боковое 11 и центральное 12 отверстия, расположенные в оправке 1, штуцера и ниппеля (не показаны) под давлением Р_сж сжатого воздуха.

В неподвижном раскатнике, установленном соосно шлифовальному кругу и имеющем корпус 7 в виде полой трубы, размещен подшипник 13, служащий опорой оправки 1 шлифовального круга 2.

Многошариковый жесткий перемещаемый раскатник данного комбинированного инструмента состоит из шариков 6, расположенных рядом друг с другом в желобе диска 14, между буртиком 15 диска и упорным подшипником 16, подшипник и диск закреплены на корпусе 7 с помощью крышки 17 болтами 18. В нерабочей зоне шарики закрыты кожухом 19, закрепленным на корпусе 7 винтами 20, в рабочей зоне шарики открыты.

Для предохранения от осевого смещения алмазно-абразивных брусков круга 2 и упругой оболочки 3 под действием сил резания и продольной подачи, а также от попадания охлаждающей жидкости и шлама в устройство крепления шлифовального круга торцы последнего закрыты ограничительными шайбами 8, наружный диаметр которых несколько меньше диаметра D инструмента.

Инструмент работает следующим образом.

Изделие зажимают в патроне внутришлифовального станка, а комбинированный инструмент: шлифовальный круг - в шпинделе шлифовальной бабки станка, раскатник - на корпусе шлифовальной бабки.

Шлифовальный круг 2, соприкасаясь периферийным прерывистым режущим слоем шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью изделия, снимает установленный припуск, а деформирующие элементы 6 за счет силы трения прокатываются между поверхностями детали и диском 14 и производят окончательное раскатывание обработанной поверхности.

Прерывистый режущий слой шлифовального круга 2 снижает вероятность образования прижогов на поверхности обработки, а близлежащие шарики, практически не менее двух участвующих в работе, обеспечивают непрерывность пластической деформации поверхности изделия, что исключает колебания и вибрации алмазно-абразивного круга 2 и уменьшает шероховатость обработанной поверхности.

По мере износа шлифовального круга 2 его бруски, имевшие первоначальную высоту Н_mах благодаря постоянному давлению Р_сж сжатого воздуха в упругой оболочке, будут располагаться на диаметре D, постоянно восстанавливая его первоначальный размер. Алмазно-абразивные бруски, обладая свойством самозатачивания, при таком креплении в сборном круге по мере износа последнего не требуют правки, что сокращает непроизводительные затраты вспомогательного времени.

Для увеличения периода стойкости алмазно-абразивных брусков в качестве абразивного материала используют эльбор, искусственные и природные алмазы на каучуковой связке.

Инструмент, его упругая алмазно-абразивная часть 2, под давлением Р_сж сжатого воздуха прилегает к обрабатываемой поверхности с усилием пропорционально давлению Р_сж, интенсифицируя обработку.

Крепление алмазно-абразивных брусков на упругой 3 оболочке позволяет не только исключить вибрации, свойственные традиционным прерывистым кругам, но и регулировать усилие прижатия брусков к обрабатываемой поверхности.

Упругая алмазно-абразивная часть инструмента автоматически принимает форму, соответствующую форме обрабатываемой поверхности в месте контакта [3], позволяет в процессе обработки осуществить радиальное перемещение алмазно-абразивных брусков, восстанавливая наружный диаметр инструмента, при этом являясь демпфером, сглаживает удары и уменьшает вибрации.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить качество и бесприжоговость обработки отверстий за счет периодического, совмещенного и последовательного воздействия на обрабатываемую поверхность прерывистого режущего алмазно-абразивного слоя и раскатки с деформирующим участком.

Экспериментально установлено, что при чистовой обработке отверстий на внутришлифовальном станке модели ЗК227В предлагаемым инструментом при обычных режимах обработки необходимая точность и шероховатость поверхности были достигнуты в 1,9-2 раза быстрее, появление прижогов на обработанных поверхностях зафиксировано не было.

Таким образом, данный инструмент, основанный на комбинировании двух чистовых способов обработки, позволяет использовать преимущества, свойственные этим технологическим процессам, восстанавливать наружный диаметр алмазно-абразивной части инструмента, что расширяет технологические возможности станков и сокращает основное время обработки.

Источники информации

1. А.с. СССР 1296391, МКИ B 24 D 5/00, 1987.

2. Патент РФ 2100177, МКИ B 24 B 45/00, 39/02, B 24 D 5/02. Комбинированный инструмент. Степанов Ю.С., Афанасьев Б.И., Селеменев М.Ф. Заявка № 96101389/02, заявл. 23.01.96, опубл. 27.12.97. Бюл. № 36.

3. Патент Франции 2654027, МКИ B 24 B 9/14. Инструмент для обработки поверхности, автоматически принимающий соответствующую форму. Заяв. 06.11.1989, опуб. 05.10.1991. ВИНИПИ № 19.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении инструмента для чистовой обработки абразивом и поверхностным пластическим деформированием внутренних поверхностей отверстий деталей машин. Шлифовальный круг закреплен на оправке и состоит из отдельных алмазно-абразивных брусков, закрепленных на наружной поверхности торообразной упругой оболочки. Соосно с ним установлен цилиндрический корпус, в замкнутом ручье которого размещены рядом друг с другом деформирующие элементы. В инструменте предусмотрена возможность восстановления изношенного наружного диаметра круга за счет подачи сжатого воздуха в упругую оболочку из условия расположения рабочей поверхности круга в одной касательной плоскости с деформирующими элементами. Такая конструкция позволяет повысить производительность и качество обработки с увеличением длительности работы инструмента без переналадок и восстановлением наружного диаметра абразивной его части без остановки процесса. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Комбинированный инструмент, содержащий шлифовальный круг с устройством его крепления на оправке и соосно установленный с ним цилиндрический корпус, в замкнутом ручье которого размещены рядом друг с другом деформирующие элементы, отличающийся тем, что шлифовальный круг состоит из отдельных алмазно-абразивных брусков, закрепленных на наружной поверхности торообразной упругой оболочки, при этом за счет подачи сжатого воздуха в упругую оболочку осуществлено восстановление изношенного наружного диаметра круга из условия расположения его рабочей поверхности в одной касательной плоскости с деформирующими элементами.2. Комбинированный инструмент по п.1, отличающийся тем, что для придания большей жесткости торообразной упругой оболочке её внутренняя поверхность разделена перегородкой на отсеки, сообщающиеся между собой.