Способ шлифования Советский патент 1992 года по МПК B24B1/00 

(Л

С

Использование: при шлифовании деталей на кругло- и плоскошлифовальных станках с возвратно-поступательным движением рабочего стола и переменной непрерывной поперечной подачей шлифовального круга (ШК). Сущность: НПП на глубину резания непрерывно уменьшают при постоянной скорости НПП увеличением скорости ВПД детали. Кроме того, скорость вращения ШК уменьшают до величины, соизмеримой со скоростью ВПД детали. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при плоском врезном и круглом шлифовании.

Известен способ шлифования плоских поверхностей периферией круга, осуществляемый на станках с прямоугольным столом, при котором изделию сообщают возвратно- поступательное перемещение, а направление вращения шлифовального круга изменяют на противоположное при каждом очередном проходе, чтобы осуществлялось встречное шлифование

Однако реализация указанного способа затруднена из-за больших динамических нагрузок при реверсировании высокоскоростных шпинделей шлифовальных станков, появления вибраций и ухудшения качества поверхностного слоя деталей.

Известен способ плоского врезного шлифования, при котором детали сообщают возвратно-поступательное движение с постоянной скоростью и с перебегом относительно круга в конце продольного хода, а вращающемуся с постоянной скоростью кругу - периодическую вертикальную подачу на глубину резания.

Недостатком этого способа является склонность технологической системы к вибрациям, вызываемым периодическими . включениями привода вертикальной подачи, снижение качества обработки деталей.

Известен способ круглого шлифования, при котором детали сообщают возвратно- поступательное движение с постоянной скоростью относительно шлифовального круга, а шлифовальному кругу, вращающемуся с постоянной скоростью, - непрерывную поперечную подачу.

Известному способу присущи недостатки: снижение качества поверхностного слоя вследствие большой глубины дефектного слоя после каждого прохода, значительных

VJ

Ј

О СП

со

деформаций, обусловленных остаточными напряжениями, ограниченность возможности управления процессом формирования физико-механических и геометрических характеристик качества поверхностного слоя деталей.

Целью изобретения является повышение качества обработки путем управления процессом съема припуска и формированием физико-механических и геометрических характеристик качества поверхностного слоя деталей.

Это достигается тем, что шлифовальному кругу сообщают вращение и непрерывную поперечную подачу с постоянной скоростью, а детали - возвратно-поступательное перемещение, скорость которого непрерывно повышают до величины, при которой глубина шлифования соответствует заданной величине шероховатости обраба- тываемой поверхности.

Для снижения вибрации технологической системы, вызванной большими динамическими нагрузками при реверсировании возвратно-поступательного движения сто- ла станка на большой скорости, скорость вращения шлифовального круга уменьшают до величины, соизмеримой со скоростью возвратно-поступательного движения детали. Кроме того, такое уменьшение скорости вращения круга обеспечивает образование на поверхности обрабатываемой детали сетки траекторий абразивных зерен, соответствующей хонинговальной, а в поверхностном слое возникает наклеп и сжимающие остаточные напряжения.

При непрерывной поперечной подаче круга и снижении его скорости вращения толщина срезаемого слоя единичным абразивным зерном остается неизменной, а съем припуска перераспределяется на две и более граней зерна, что способствует з- начительному снижению удельных сил резания, уменьшению величины и зоны распространения остаточных напряжений растяжения, времени и глубины теплового воздействия шлифовального круга на поверхностный слой, глубины дефектного слоя от прохода к проходу.

Дополнительным преимуществом пред- латаемого способа шлифования является повышение усталостной прочности и коррозионной стойкости деталей.

На фиг. 1 изображена схема шлифования наружных цилиндрических поверхно- стей; на фиг. 2 - схема съема припуска: на фиг. 3 - геометрия микрорельефа шлифованной поверхности.

Детали 1, вращающейся со скоростью Vfl (фиг. 1). сообщают возвратно-поступательное движение со скоростью /лрод. относительно шлифовального круга 2, вращающегося со скоростью резания VK.

Шлифовальному кругу 2 сообщают непрерывную поперечную подачу на глубину резания с постоянной скоростью, постепенно уменьшая ее за счет непрерывного увеличения скорости /Прод. возвратно-поступательного движения детали.

Съем припуска t осуществляется по коническим поверхностям (фиг. 2), угол наклона образующих которых уменьшается при каждом очередном проходе, а максимальная величина снимаемого припуска при этом равна гМакс 51/УПрод, где S непрерывная поперечная подача на глубину резания, мм/мин; L-длина образующей детали, мм: Упрод. - скорость продольного возвратно-поступательного движения детали, мм/мин.

Каждый проход начинается с минимальной толщины срезаемого слоя, равной нулю при отсутствии перебегов шлифовального круга, и заканчивается максимальной, равной подаче на двойной ход.

Кроме того, скорость вращения шлифовального круга VK уменьшают до величины, соизмеримой со скоростью /Прод возвратно-поступательного перемещения детали. В этом случае на дета аи образуется сетка траекторий, соответствующая хонинговальной, что повышает качество и эксплуатационные свойства поверхности

Такой способ шлифования позволяет управлять процессом формирования качества поверхностного слоя детали с учетом эксплуатационных требований к ней.

Настройка станка на обработку осуществляется следующим образом,

Детали 1, вращающейся со скоростью Уд (фиг. 1), сообщают возвратно-поступательное движение со скоростью УПрод. отно- сительно шлифовального круга 2, вращающегося со скоростью резания VK. Шлифовальному кругу 2 сообщают непрерывную поперечную подачу S на глубину резания с постоянной скоростью, а скорость возвратно-поступательного движения VnpoA. детали 1 непрерывно увеличивают.

Способ реализуется на станках с программным управлением. На универсальных круглошлифовальных станках способ может быть реализован после соответствующей модернизации механизма поперечных подач и механизма управления скоростью возвратно-поступательного перемещения стола.

Настройка станка на обработку с уменьшением скорости вращения шлифовального круга осуществляется следующим образом.

Детали 1, вращающейся со скоростью VA (фиг. 1), сообщают возвратно-поступательное движение со скоростью Упрод. отно- сительно шлифовального круга 2, вращающегося со скоростью резания VK. Шлифовальному кругу 2 сообщают непрерывную поперечную подачу S на глубину резания, скорость возвратно-поступательного движения Упрод. детали непрерывно увеличивают, а затем на чистовых, заключи- тельных проходах скорость вращения шли- фова.пьного круга VK уменьшают до величины, асоизмеримой со скоростью /прод. возвратно-поступательного движения детали.

Способ реализуется на станках с ЧПУ с регулируемым числом оборотов шлифовального круга или после соответствующей модернизации привода шлифовального круга, например установки двигателя постоянного тока.

Предлагаемый способ шлифования применим также для плоского фрезного шлифования и для шлифования конических поверхностей и отверстий.

Пример. Шлифуется деталь диаметром 20 мм и длиной 500 мм из закаленной до твердости ННСЭ 50...55 стали 40Х абразивным кругом ПП 300x127x40 марки 24А40СМ17К5 на круглошлифовальном станке модели ЗА130.

Для выполнения непрерывной поперечной подачи на глубину резания механизм поперечной подачи станка оснащен специальным устройством, который состоит из корпуса, электродвигателя и блока шестерен. Оно позволяет задавать скорость непрерывной поперечной подачи как по величине, так и по направлению от 0,005 до 0,8 мм/ход. Структурная схема устройства представляет собой плоский четырехзвен- ник. (На станке ЗМ151 шлифовальная бабка имеет привод непрерывной подачи от гидродвигателя. Для реализации непрерывной подачи необходимо одновременно с про- дольным ходом стола отключить электроблокировку продольного хода от поперечной подачи. Передаточное отношение кинематической цепи непрерывной подачи от гидродвигателя до винта попереч- ной подачи шлифовальной бабки равно 1/1000. При шаге винта мм скорость непрерывной поперечной подачи регулируется бесступенчато в пределах 0,4...8 мм/мин. Скорость продольного перемеще- ния стола изменяется бесступенчато в пределах 0,05...5 м/мин. Для указанных соотношений минимальная подача на ход стола (500 мм) составляет 0.04 мм/ход, а максимальная - 0,8 мм/ход, а с дополнительным устройством от 0,005 до 0,8 мм/ход).

Режим обработки:

скорость резания 30 м/с

скорость вращения детали 18,8 м/мин

скорость возвратно-поступательного движения 0,1...6 мм/мин

глубина шлифования на конце детали непрерывно изменяется от 0,025 до 0,005 мм.

После обработки партии заготовок из 30 штук при заданных условиях шероховатость поверхности по отношению к базовому уменьшалось с 0,63 до 0,16 мкм, погрешность профиля продольного сечения с 0,0129 до 0,003 мм, остаточные напряжения растяжения, достигающие +350 МПа, при базовом способе обработки трансформировались в сжимающие напряжения порядка 210 МПа, общая глубина напряженного слоя уменьшилась с 0,360 до 0,250 мм.

Шлифование с уменьшением скорости вращения шлифовального круга до величины, соизмеримой со скоростьюа возвратно- поступательного движения детали, производится на станке модели ЗА130 детали из закаленной стали 40Х, HRC3 50...55 с размерами 20x500 мм„шлифовальным кругом ПП 260x127x40 марки 24А16МЗК7 с небольшой модернизацией шлифовальной бабки, направленной на снижение частоты вращения шпинделя. При уменьшении передаточного отношения клиноременной передачи до 2-х и снижения оборотов двигателя до 940 мин скорость шлифовального круга диаметром 260 мм составит 375 м/мин. При частоте вращения 400 скорость детали составляет 250 м/мин, при попутном вращении детали результирующая скорость резания равна 125 м/мин. Максимальная скорость продольного хода стола 6 м/мин.

Формула изобретения

Ј

Vnpod

Фиг./

Фиг. 2

V/r

/

W