ПРЕРЫВИСТЫЙ ТОРЦЕКРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2007 года по МПК B24D7/06 

Изобретение относится к технологии машиностроения, к обработке материалов резанием, к шлифованию, а именно к изготовлению и эксплуатации сборного алмазно-абразивного инструмента с прерывистой режущей поверхностью, работающего торцом и периферией круга, и может применяться преимущественно на машиностроительных заводах при обработке металлов и сплавов, в частности для интенсивной обработки глухих отверстий, торцов, упорной резьбы нажимных винтов прокатных станов и т.д.

Известен сборный торцовый абразивный круг, у которого на одном торце корпуса выполнены окружные прерывистые концентрические выступы, а на абразивных сегментах - соответствующие окружные концентрические канавки, предназначенные для контакта с указанными выступами при сборке круга, при этом для прижатия абразивных сегментов к корпусу служит фланец в виде диска с вырезами и радиальными лучами, который крепится к корпусу болтами [1].

Известная конструкция сборного торцового абразивного круга имеет узкие технологические возможности, не обладает свойством восстанавливать наружный рабочий диаметр с целью сохранения стабильности качества обработки при постоянных режимах резания, не позволяет оптимизировать процесс обработки в производственных условиях при изменении обрабатываемого материала, химико-термической операции, режущих элементов инструмента, технических условий, режимов резания, требует сложной доработки абразивных сегментов (выполнение окружных концентрических канавок), что удорожает себестоимость изготовления инструмента.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей, снижение себестоимости обработки и повышение качества за счет использования прерывистого торцекруглошлифовального инструмента с возможностью радиального перемещения алмазно-абразивных сегментов в процессе обработки, позволяющего оптимизировать процесс обработки в производственных условиях.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого прерывистого торцекруглошлифовального инструмента, содержащего корпус и установленные на нем посредством элементов крепления алмазно-абразивные сегменты, причем корпус выполнен с радиальными Т-образными пазами на его торце и с центральными продольным и резьбовым отверстиями, а элементы крепления алмазно-абразивных сегментов - в виде установленных в упомянутых пазах корпуса с возможностью радиального перемещения и имеющих в поперечном сечении форму, ответную форме паза, колодок с внутренним торцом, расположенным под острым углом α к плоскости, перпендикулярной их продольным осям, и с жестко закрепленными на двух взаимно перпендикулярных поверхностях радиальными и периферийными пластинами, предназначенными для установки алмазно-абразивных сегментов, выполненных соответственно радиальными и периферийными, при этом инструмент снабжен расположенной со стороны свободного торца корпуса кольцевой пружиной растяжения, установленной на закрепленных на периферийных пластинах крючках для смещения колодок к центру инструмента, и плунжером, установленным в центральном продольном отверстии корпуса и имеющим расположенную под острым углом α к его продольной оси наружную поверхность для контакта с внутренним торцом колодок и передачи им осевого усилия посредством винта, размещенного в центральном резьбовом отверстии корпуса.

Особенности конструкции инструмента поясняются чертежами.

На фиг.1 представлен предлагаемый прерывистый торцекруглошлифовальный инструмент, продольный разрез; на фиг.2 - общий вид слева по А на фиг.1; на фиг.3 - поперечный разрез Б - Б на фиг.1; на фиг.4 - общий вид инструмента и схема алмазно-абразивной обработки упорной резьбы нажимных винтов прокатных станов; на фиг.5 - разрез В - В на фиг.2; на фиг.6 - вариант конструкции инструмента с хвостовиком в виде конуса и с возможностью регулирования наружного диаметра со стороны рабочего торца.

Предлагаемый инструмент служит для алмазно-абразивной обработки цилиндрических наружных и внутренних поверхностей, а также торцов глухих отверстий, упорной резьбы нажимных винтов прокатных станов и т.п.

Прерывистый торцекруглошлифовальный инструмент состоит из корпуса 1 с центральной посадочной шейкой 2 для установки и крепления инструмента на шпинделе (не показан). На базовом торце 3 выполнены радиальные Т-образные пазы 4, в которых с возможностью радиального перемещения установлены колодки 5, имеющие в поперечном сечении форму, ответную форме паза 4.

На двух открытых взаимно перпендикулярных поверхностях 6 и 7 колодок 5 жестко закреплены радиальные 8 и периферийные 9 пластины, на которых установлены радиальные 10 и периферийные 11 алмазно-абразивные сегменты. Пластины 8 и 9 служат для восприятия осевой Р_o и радиальной Р_р сил резания, обеспечивают высокую осевую и радиальную жесткость инструменту и имеют значительно более высокие прочностные характеристики по сравнению с прочностью алмазно-абразивных сегментов.

Инструмент снабжен кольцевой пружиной растяжения 12, расположенной со стороны свободного торца корпуса 1, которая установлена на крючках 13, закрепленных на внутренней поверхности периферийных пластин 9. Назначение кольцевой пружины растяжения 12 - свести колодки 5 к центру инструмента.

В центральном продольном отверстии корпуса 1 расположен плунжер 14, имеющий коническую, расположенную под острым углом α к продольной оси, наружную поверхность 15, контактирующую с внутренними торцами колодок 5. Плунжер 14 воспринимает на себя и передает колодкам 5 осевое усилие R, развиваемое винтом 16 при вкручивании последнего в центральное резьбовое отверстие корпуса 1. Винт 16 позволяет с помощью клиноплунжерного механизма, состоящего из плунжера 14 и колодок 5, радиально разводить алмазно-абразивные сегменты и таким образом восстанавливать первоначальный наружный диаметр инструмента.

Внутренний торец колодок 5, которым они контактируют с плунжером 14, выполнен под острым углом α к плоскости, перпендикулярной продольной оси колодок 5.

Заготовке сообщают вращательное движение V_з, а предлагаемому инструменту - вращательное движение V_и, продольную подачу S_пр и подачу врезания S_поп.

Компенсация износа сегментов осуществляется благодаря радиальной подачи колодок с сегментами за счет дополнительного осевого перемещения плунжера и выдвижения колодок из Т-образных пазов корпуса.

Инструмент может быть выполнен с коническим хвостовиком (см. фиг.6). Такая конструкция позволяет производить регулировку радиального перемещения сегментов со стороны рабочего торца. С этой целью в плунжере 14 выполнено центральное отверстие, а винт 16 изготовлен в виде резьбовой пробки с внутренним шестигранным отверстием под ключ.

Предлагаемый инструмент с приводом радиального регулирования позволяет равномерно воздействовать на алмазно-абразивные сегменты и получать обработанные поверхности с высокой точностью.

Прерывистая рабочая алмазно-абразивная поверхность, большие площади сегментов и высокая осевая жесткость предлагаемого инструмента позволяют проводить шлифование при подачах в 5...6 раз и с глубинами резания в 4...5 раз превышающими подачу и глубину резания при сплошном традиционном шлифовании без разрушения сегментов.

Пример

Производилась абразивная обработка двухступенчатого отверстия диаметром 190 и 170 мм и торцов гильзы предлагаемым инструментом, установленным в резцедержателе на суппорте токарного станка мод. 16К20Т1. Базирование и закрепление гильзы осуществлялось в трехкулачковом самоцентрирующем патроне. Операция абразивной обработки производилась разработанным прерывистым торцекруглошлифовальным инструментом, состоящим из восьми радиальных и восьми периферийных абразивных сегментов из материала 24А25НСМ16К7 при скорости заготовки V_з=20 м/с (n=2000 мин^-1) и скорости продольной подачи S_пр=5600 мм/мин (2,8 мм/об). Диаметр нового сборного инструмента - 150 мм; в качестве радиальных были использованы абразивные сегменты прямоугольные типа СП (ГОСТ 2464-82) размерами 60×25×125 с предварительной обработкой по форме сегментов, в качестве периферийных были использованы абразивные выпукло-вогнутые сегменты типа 1С (ГОСТ 2464-82) размерами 60×40×75×85×60.

Производительность увеличилась в 2,4 раза, стойкость инструмента возросла на 30% по сравнению с внутренним шлифованием традиционными кругами. Достигаемая в процессе обработки предлагаемым инструментом предельная величина шероховатости составляет R_a=0,8 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 2,5 раза.

Предлагаемый инструмент уменьшает опасность появления прижогов путем снижения теплонапряженности резания за счет прерывистости зоны контакта инструмента с заготовкой и прерывистого резания, обладает повышенной износостойкостью благодаря равномерному нагружению всех сегментов, позволяет использовать стандартные алмазно-абразивные сегметы, дает возможность интенсифицировать обработку путем совместной торцекругошлифовальной обработки, регулировки и восстановления наружного рабочего диаметра без остановки процесса.

Эти достоинства позволяют повысить производительность, качество и снизить себестоимость обработки внутренних и торцовых поверхностей.

Преимуществом инструмента является возможность плавного регулирования наружного рабочего диаметра, которая позволяет легко оптимизировать процесс обработки в производственных условиях при изменении обрабатываемого материала, химико-термической операции, режущих элементов инструмента, технических условий, режимов резания.

Прерывистость зоны контакта способствуют лучшему проникновению смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. Обработка сборным инструментом позволяет подводить СОЖ в зону между сегментами, что резко увеличивает эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия СОЖ вследствие облегчения ее доступа в зону контакта инструмента и заготовки.

Источники информации

1. А.с. СССР 1281393, МКП⁴ В24В 7/06. Сборный торцовый абразивный круг. Чуриков А.И., Гусев В.Г., Тришин В.М. и др. Заявка №3839027/31-08, заявл. 02.01.85; опубл. 07.01.87, Бюл. №1 - прототип.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении сборного алмазно-абразивного инструмента с прерывистой режущей поверхностью, предназначенного для интенсивной обработки, в частности, глухих отверстий и торцов упорной резьбы нажимных винтов прокатных станов. Инструмент содержит корпус и установленные на нем посредством элементов крепления алмазно-абразивные сегменты. Корпус выполнен с радиальными Т-образными пазами на его торце и с центральными продольным и резьбовым отверстиями. Элементы крепления сегментов выполнены в виде установленных в пазах корпуса с возможностью радиального перемещения и имеющих в поперечном сечении форму, ответную форме паза, колодок с внутренним торцом, расположенным под острым углом α. На колодках предусмотрены радиальные и периферийные пластины для установки радиальных и периферийных сегментов. Со стороны свободного торца корпуса расположена кольцевая пружина растяжения. В его центральном продольном отверстии установлен плунжер с наружной поверхностью для контакта с внутренним торцом колодок. Такая конструкция повышает качество обработки и расширяет технологические возможности за счет обеспечения оптимизации процесса и регулирования и восстановления диаметра инструмента во время обработки. 6 ил.

Прерывистый торцекруглошлифовальный инструмент, содержащий корпус и установленные на нем посредством элементов крепления алмазно-абразивные сегменты, отличающийся тем, что корпус выполнен с радиальными Т-образными пазами на его торце и с центральными продольным и резьбовым отверстиями, а элементы крепления алмазно-абразивных сегментов - в виде установленных в упомянутых пазах корпуса с возможностью радиального перемещения и имеющих в поперечном сечении форму ответную форме паза колодок с внутренним торцом, расположенным под острым углом α к плоскости, перпендикулярной их продольным осям, и с жестко закрепленными на двух взаимно перпендикулярных поверхностях радиальными и периферийными пластинами, предназначенными для установки алмазно-абразивных сегментов, выполненных, соответственно, радиальными и периферийными, при этом инструмент снабжен расположенной со стороны свободного торца корпуса кольцевой пружиной растяжения, установленной на закрепленных на периферийных пластинах крючках для смещения колодок к центру инструмента, и плунжером, установленным в центральном продольном отверстии корпуса и имеющим расположенную под острым углом α к его продольной оси наружную поверхность для контакта с внутренним торцом колодок и передачи им осевого усилия посредством винта, размещенного в центральном резьбовом отверстии корпуса.