Абразивный инструмент Советский патент 1986 года по МПК B24D5/00 

f

Изобретение относится к инструментальному производству и касается конструкций абразивных инструментов, которые могут быть использованы при .чистовой обработке.

Целью изобретения является повьше ние качества обработки при снятии больших неравномерных припусков путем уменьшения деформации в любой обрабатываемой точке по гиперболичес кому закону.

На чертеже изображен абразивный инструмент в процессе обработки вала общий вид.

Абразивньй инструмент содержит цилиндрический корпус 1, на периферии которого закреплен расположенный по спирали абразивосодержащий слой 2 прямого .профиля и абразивосодержащий слой.3 плоского прямого профиля. Абразивосодержащий спиральный слой содержит порошки более -мелкой зернистости и удален на большее расстояние ( мкм) от оси инструмента, чем абразивосодержащий слой плоского прямого профиля.

Наружные диаметры абразиврсодержа щих слоев выбраны . из условия D(d+0,008)-(d+0,02), где D, d - соответственно наружные диаметры спирального и прямого профиля, мм.

Абразивный инструмент вращается с угловой скоростью (О и перемещается . с продольной подачей S. Величина деформации технологической системы определяется нормальными составляющими

сил резания PIJ, Руп связаны зависимостью

Чч

которые

где Р,

Чч

Р гР +Р

ч )c

Уг Под действием Р|

нормальные составляющие сил резания,обусловленные соответственно режущим элементом прямого профиля и режущим элементом спирали;

суммарная нормальная составляющая.

Уп

происходят

контактные дефор мации у , у абрази восодержащих элементов в зонах резания А и Б, а под действием Ру-. деформация оси шпинделя инструмента у и оси детали.

При резании периферия абразивосо- держащих спирального слоя перемещается на величину деформации у+у ,

2

слоя плоского прямого

профиля - на величину у+у„; относительное смещение слоев друг относительно друга равно у -у, . С учетом удаления д величина превышения аб- разивосодержащего спирального сло,я над плоским прямым профилем при резании равна

. Входящая в выражение сумма

(1)

является припуском, который отводится под обработку абразивосодержащим спиральным слоем.

Степень постоянства припуска f зависит от величины колебания контактного перемещения у .

Зона резания- А абразивосодержа- щего слоя плоского прямого профиля перемещается по поверхности вала с глубиной резания t., 60-200 мкм. При5

0

меняемые в практике машиностроения круги для работы с такой глубиной резания имеют достаточно высокую контактную жесткость, для них, как показали экспериментальные исследования, величина контактных деформаций не превышает нескольких микрометров у 1-3 мкм.

Колебания глубины резания, обусловленные неравномерностью расположенного припуска по поверхности, приводят к колебанию контактной дефор- - мации в пределах десятых долей микрометра. Это обстоятельство позволяет с достаточно высокой точностью считать, что величина припуска f под- обработку абразивосодержащим спиральным слоем за время одного прохода инструмента вдоль длины детали будет постоянна и равна 4-12 мкм.

Зона резания Б абразивосодержаще- го спирального слоя при вращении ин- струмента многократно пересекает любую обрабатываемую точку поверхности.

Выберем точку на поверхности вала и рассмотрим ее обработку спиралью,

0

5

При первом пересечении спиралью выбранной точки глубина резания tp , обусловленная действием нормальной составляющей силы резания PIJ. , будет определяться зависимостями:

:,-ус,;

с, Чс, Jc где у - контактная деформация абразивосодержащего слоя спиг

рали под действием нормальной составляющей Р,. ;

j - контактная жесткость абра- зивосодержащей спирали;

f - припуск при первом проходе

f f

При втором пересечении

Сг

УС, Р,сг /Jc где f- - величина припуска при вто-

ром проходе

,

При третьем пересечении выражения аналогичны и т.д.

Учитывая, что

ykP,

где фактическая глубина резания k - коэффициент пропорциональности,

можем для любого пересечения спираль выбранной точки записать

Рассмотрим-(i-1)- и 1-е пересечения .

Из уравнений:

с, f,- -УС, УС; Рус; /JC ;

с; kPyc,- , , /Jo получим

Pfci Рус;-. /(kJc + 1) . (2) Из уравнения (2) следует, что нормальная составляющая силы резания при-каждом пересечении уменьшается в

соответствии с геометрической прогрессией, что соответствует умень- шению по гиперболическому закону. Чем меньше нормальная составляющая силы резания при обработке а бразив- ным инструментом, тем меньше высота получаемых микронеровностей на поверхности. Уменьшение деформации по гиперболическому закону позволяет за 6-8 пересечений для данной зернистости достигнуть наивысшей чис-. тоты поверхности.

Эффективность работы абразивосо- держащей спирали повышается при уменьшении припуска f, который она снимает, так как при этом скачкообразное изменение силы резания спирали, обусловленное ее врезанием в припуск, будет уменьшаться. Следовательно, в идеальном случае величина превьппения i 0. .Однако с учетом того

что обрабатьтаемая поверхность не

ВНИИПИ Заказ 3435/10. Тираж 740.Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5

0

5

5

0

.40(kC

можно определить

идеальная, ас микропрофилем, «еоб- ходимо, чтобы этот припуск f был не меньше, чем максимальная высота микронеровностей КЛ,С,ЦР оставшаяся после обработки абразивосодержащим слоем прямого профиля. В противном случае абразивосодержащая спираль не снимет следы предшествующей обработки. Следовательно , оптимальная величина превьшгения

- Д R,,

Значение

МО КС

экспериментально при теоретически. R „ для операции шлифования лежит

КСг J

в пределах мкм.

Абразивосодержащие спиральный.и плоский прямой профили снимают различный припуск, поэтому для благоприятных условий эксплуатации инструмента необходимо, чтобы элементы имели различную зернистость, которую можно рассчитать по известным методикам. Спиральный слой снимает меньший припуск, следовательно, и зернистость его должна быть меньше. Мелкозернистый инструмент оставляет меньшие царапины, что позволяет дополнительно улучшить качество поверхности.

Предлагаемым абразивным инструментом за один проход при снимаемом припуске 60-200 мкм достигается iiiepoxo- ватость поверхности, соизмеримая с операцией суперфиниширования, R- 0,3-0,06 мкм.

Известным абразивным инструментом, содержащим только спиральный абрази- восодержащий слой, снимается припуск, не превьш1ающий 8-12 мкм, и достигается такая же шероховатость поверхности. При этом, учитывая неравномерность расположения припуска, необходимо сделать несколько проходов. . Плоский круг прямого профиля позволяет снимать такой же припуск, что и предлагаемый абразивный инструмент (60-200 мкм), но при этом шероховатость поверхности будет хуже (Ка 1,2-0,2 мкм), что обусловливает применение доводочных операций.

При обработке предлагаемым инструментом примерно в 2 раза повышается производительность обработки, так как сокращается количество проходов и вместо двух операций применяется одна.