КОМБИНИРОВАННЫЙ ИГЛОШЛИФОВАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2004 года по МПК B24D17/00 B23C5/00 A46B7/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке материалов резанием и изготовлению иглоабразивного комбинированного инструмента с регулируемыми диаметром и углом наклона режущего слоя относительно оси вращения, и может быть использовано на машиностроительных предприятиях для эффективной чистовой обработки заготовок из различных металлов, предрасположенных к дефектообразованию.

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 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 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 - повышение производительности, качества обработки и долговечности инструмента за счет быстрого восстановления наружного диаметра шлифовального круга и аксиально-смещенного режущего слоя.

Поставленная задача решается предлагаемым комбинированным иглошлифовальным инструментом для обработки поверхностей периферией, который содержит шлифовальный круг с устройством его крепления на оправке, диски, имеющие размещенные по периферии отверстия для крепления U-образных пучков проволочного ворса, и фланцы для фиксации дисков на оправке, причем шлифовальный круг состоит из отдельных алмазно-абразивных брусков, закрепленных на наружной поверхности торообразной упругой оболочки, и восстановление изношенного наружного диаметра круга осуществляют за счет подачи сжатого воздуха в упругую оболочку из условия увеличения диаметра до размеров меньше диаметра дисков с проволочным ворсом на удвоенную величину натяга, с которым инструмент прижимается к детали.

При этом для придания большей жесткости торообразной упругой оболочки внутренняя поверхность ее разделена перегородками на отсеки, сообщающиеся между собой.

Кроме того, круг и диски установлены на оправке под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, с помощью косых шайб, расположенных с торцов инструмента, при этом угол α назначается по формуле:

α<arctg(B_ш/D),

где D и В_ш - соответственно наружный диаметр и высота шлифовального круга.

На фиг.1 изображена конструкция предлагаемого комбинированного иглошлифовального инструмента, частичный продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - частичный продольный разрез инструмента с максимально изношенным кругом; фиг.5 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.6 - схема сборки иглофрезы; на фиг.7 - развертка следа комбинированного инструмента на обработанной поверхности; на фиг.8 - схема взаимодействия иглофрезы с обрабатываемой заготовкой.

Предлагаемый комбинированный иглошлифовальный инструмент предназначен для совместной и последовательной обработки иглофрезерованием и шлифованием, которое производится периферийным аксиально-смещенным режущим слоем.

Комбинированный иглошлифовальный инструментом содержит шлифовальный круг 1 и иглофрезу 2, закрепленные на одной оправке 3 (фиг.1-4).

Шлифовальный круг 1, который является сборным, состоит из отдельных алмазно-абразивных брусков, закрепленных на наружной поверхности торообразной упругой оболочки 4. Для придания большей жесткости торообразной упругой оболочки 4 внутренняя поверхность ее разделена перегородками 5 на отсеки 6, сообщающиеся между собой [2]. Такое устройство крепления сборного шлифовального круга 1 позволяет быстро, на ходу восстанавливать изношенный наружный диаметр круга путем подачи сжатого воздуха Р_сж в упругую оболочку 4 из условия увеличения диаметра D_ш до размеров меньше диаметра D_и иглофрезы 2 на удвоенную величину натяга N, с которым инструмент прижимается к детали (фиг.8).

Алмазно-абразивные бруски круга 1 берут на гибкой, например, каучуковой основе, а крепление их к торообразной упругой оболочке 4 выполняют одним из известных способов, например приклеиванием путем вулканизации и др.

Торообразная упругая оболочка 4 установлена на оправке 3 с помощью ограничительных шайб 7, косых шайбы 8 и закреплена гайкой 9 с шайбой 10.

Приведение в рабочее состояние торообразной упругой оболочки 4 осуществляется путем подачи в оболочку через боковое 11 и центральное 12 отверстия, расположенные в оправке 3, штуцера и ниппеля (не показаны) под давлением Р_сж сжатого воздуха.

Иглофреза 2 состоит из дисков 13, которые имеют размещенные по периферии отверстия 14 для крепления U-образных пучков проволочного ворса 15, и фланцы 16 для фиксации дисков 13 на оправке 3 (фиг.1, 4, 5-6).

Каждый U-образный пучок 15 проволочного ворса закреплен на диске 13 так, что участок его сгиба размещен между парой отверстий 14, а его свободные концы проходят через эти отверстия и расположены радиально по отношению к оси оправки 3. Расстояние между осями каждой пары отверстий диска 13 не превышает удвоенного диаметра d отверстия [3].

Диски 13 установлены со смещением один относительно другого так, что U-образные пучки ворса 15 одного из них расположены между пучками другого. Расстояние l между осями отверстий 14 двух рядом расположенных по длине оправки 3 дисков 13 равно половине расстояния L между осями пары отверстий 14 в диске.

Диски 13 установлены под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, благодаря косым шайбам 8, расположенным с торцов инструмента, при этом угол α назначается по формуле:

α<arctg(B_ш/D),

где D и В_ш - соответственно наружный диаметр и высота шлифовального круга.

Сборка инструмента осуществляется следующим образом.

Нарезается проволока из бухты и набираются пучки диаметром, близким к диаметру отверстия 14. Затем пучки перегибаются и концами продеваются в соседние отверстия 14 диска 13, после чего они вторично перегибаются уже в радиальном направлении диска. Затем диски 13 надеваются на оправку 3 до упора во фланец 16 и косую шайбу 8, предварительно установленные на оправке 3, и фиксируются с противоположной стороны через втулку 17 другой косой шайбой 8 с последующей затяжкой гайкой 9. Диски 13 устанавливаются на оправке 3 таким образом, что пучки ворса на одном диске располагаются между пучками ворса на рядом стоящем диске. Косые шайбы 8 располагаются максимальной толщиной в диаметрально противоположных местах с каждого торца инструмента.

Инструмент используют следующим образом.

Инструмент устанавливается на оправке, которой сообщается вращение, и подводится к обрабатываемой поверхности. Концы проволочного ворса, взаимодействуя с обрабатываемой поверхностью, осуществляют микрорезание. При небольшом вылете ворса (15…20 мм) инструмент работает как иглофреза.

Вслед за обработкой поверхности иглофрезерованием ведется абразивная чистовая обработка. Инструмент вращается с окружной скоростью не менее V_и=60…70 м/с и прижимается с постоянным усилием 600…1000 Н к обрабатываемой детали, например (применительно к круглому иглошлифованию) вращающейся с окружной скоростью V_з=0,02…0,08 м/с. Продольная подача инструмента относительно детали составляет S_пр=0,6…1,5 мм/об.

Исследования показали, что предложенный инструмент при сочетании большой скорости вращения и синусоидального осциллирования в продольном направлении теплового поля интенсифицирует процесс обработки вследствие прироста длины дуги контакта инструмента и заготовки, наличия угла пересечения траектории движения шлифовального круга и иглофрезы с направлением исходной шероховатости, обуславливая сетку следов и характер микрогеометрии как при хонинговании, шлифохонинговании с наложением вибраций (фиг.7). Улучшаются условия самозатачиваемости шлифовального круга.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить эффективность использования комбинированного иглошлифовального инструмента в целом, а также части его - иглофрезы с надежным креплением проволочного ворса за счет повышения набивки ворса и жесткости иглофрезы. Надежность крепления ворса позволяет высокопроизводительно и качественно удалять значительные припуски, т.е. работать в тяжелых условиях.

Комбинированный иглошлифовальный инструмент прост по конструкции, надежен в эксплуатации и расширяет технологические возможности обработки благодаря совмещению иглофрезерования и шлифования, сокращает вспомогательное время, повышает в 2…2,5 раза производительность обработки, улучшает качество и шероховатость обрабатываемой поверхности.

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, опубл. 15.07.89. Бюл. №26 - прототип.

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

3. А.с. 1431726, МКИ А 46 В 7/10. Цилиндрическая щетка. Абугов Л.Г. и др. Заявка №4 109194, заяв. 17.06.86, опубл. 23.10.88. Бюл. №36.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении инструмента для чистовой иглоабразивной обработки заготовок из различных материалов, предрасположенных к дефектообразованию. Инструмент содержит шлифовальный круг с устройством его крепления на оправке, диски, имеющие размещенные по периферии отверстия для крепления U-образных пучков проволочного ворса, и фланцы для фиксации дисков на оправке. Шлифовальный круг выполнен из отдельных алмазно-абразивных брусков, закрепленных на наружной поверхности торообразной упругой оболочки. За счет подачи сжатого воздуха в упругую оболочку осуществлено восстановление изношенного наружного диаметра круга из условия увеличения его диаметра до размера, меньше диаметра размера дисков с проволочным ворсом на удвоенную величину натяга, с которым инструмент прижимается к детали. Такая конструкция позволяет повысить производительность и качество обработки с увеличением длительности работы инструмента без переналадок и восстановлением наружного диаметра шлифовального круга без остановки процесса. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Комбинированный иглошлифовальный инструмент для обработки поверхностей периферией, содержащий шлифовальный круг с устройством его крепления на оправке, диски, имеющие размещенные по периферии отверстия для крепления U-образных пучков проволочного ворса, и фланцы для фиксации дисков на оправке, 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 увеличения его диаметра до размера, меньше диаметра дисков с проволочным ворсом на удвоенную величину натяга, с которым инструмент прижимается к детали.2. Комбинированный инструмент по п.1, отличающийся тем, что для придания большей жесткости торообразной упругой оболочке ее внутренняя поверхность разделена перегородками на отсеки, сообщающиеся между собой.3. Комбинированный инструмент по п.1 или 2, отличающийся тем, что круг и диски установлены на оправке под острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, с помощью косых шайб, расположенных с торцов инструмента, при этом величина угла α определена по формуле

α<arctg(В_ш/D),

где D и В_ш - соответственно наружный диаметр и высота шлифовального круга.