Устройство для шлифования Советский патент 1992 года по МПК B24B45/00 

(Л

С

Сущность изобретения, устройство содержит планшайбуг в которой фланцы связаны упругими в окружном направлении элементами с втулкой. Фланец установлен на шпинделе. На фланце установлена маг- нитопроводная цилиндрическая оболочка с группами пазов, расположенными с угловым сдвигом, который изменяется в геометрической прогрессии. Оболочка введена между парами магнитов, которые расположены на корпусе со встречной радиальной ориентацией осей их намагничивания. Плоскость упругих элементов пл ншай5ы расположена под углом а - 20-45° относительно оси шпикдаля кру- га, 2 з,п:ф., 4 ил.

Изобретение относится к станкостроению, а именно к устройствам для шлифования.

Известно устройство для шлифования, содержащее шпиндельную бабку и установленную на шпинделе бабки планшайбу для крепления шлифовального круга, выполненную в виде втулки и связанных с ней упруи- ми в окружном направлении пластинами прижимных фланцев.

Недостатком устройства является низкое качество обработки.

Цель изобретения - повышение качества обработки.

На фиг.1 изображено устройство, вид сбоку; на фиг.2 - цилиндрическая магнито- проводная оболочка; на фиг.З - вид А на фиг.2; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1.

Устройство для шлифования содержит планшайбу в виде втулки 1, обоймы 2 и фланцев 3 и 4, связанных жестко между собой резьбовым соединением. Втулка 1 и обойма 2 соединены с фланцами 3 и 4 упругими в окружном и осевом направлениях пластинчатыми элементами 5, которые расположены равномерно в окружном направлении, а их плоскость развернута под углом & 45-70° относительно плоскости вращения круга 6, закрепленного между внутренними торцами фланцев 3 и 4. Втулка 1 и обойма 2 связаны жестко со шпинделем 7 бабки 8.

На торце фланца 4 со стороны бабки 8 установлена коаксиально шпинделю 7 маг- нитопроводная цилиндрическая оболочка 9 с несколькими группами периодически повторяемых в окружном направлении выступов 10-12, которые образованы пазами , прорезанными с переменным угловым сдвигом р . При этом каждая группа выступов 10-12 расположена с угловым шагом ро 120°. На торце бабки 3 устгновлех|

XJ О О1 О

N

ы попарно во втулке 16 магниты 17 и 18, асположенные со встречной ориентацией х полюсов намагничивания и коаксиально илиндрической оболочке 9 с выступами 10-12. Эти выступы введены с зазором межу полюсами магнитов 17 и 18 с возможнотью Ёращения цилиндрической оболочки 9. Между периферийной поверхностью цилинрической оболочки 9 и втулкой 16 размещено уплотнение 19.

Угловой сдвиг до, до-1, до-а выступов 10- 12 изменяется в окружном направлении в геометрической прогрессии

(р ДО - 1 л

ДО -1 ДО -2 гГ

где - - знаменатель геометрической про- п

грессии;

тип- натуральные числа, например пл 4 и п 3.

Цилиндрическая оболочка 9 диаметром D 140 мм выполнена из магнитопроводной стали. Вдоль ее оси прорезаны три группы пазов, которые расположены с угловым шагом р0 120°. Между ними дополнительно прорезаны пазы переменной протяженности и образованы выступы 10-12 шириной 20 мм, расположенные с переменным угловым сдвигом до 52°, До-t 39° и до-2 29°. Кромки выступов скруглены. На торце бабки 8 во втулке 16 расположены три пары магнитов 17 и 18 с угловым шагом Доэ 120°. Магниты 17 и 18 выполнены с импульсным управлением магнитного потока и каждый из них составлен из основного и управляющего постоянного магнмта.Управление маг- нитным потоком производится импульсным перемагничиванием управляющих частей магнитов 17 и 18. Включение и выключение источника магнитного потока осуществляется импульсным током от управляющего устройства с емкостным накопителем, например, подачей импульсов величиной до 500 А при напряжении до 950 В длительностью до 3 м-с, управляющим устройством мощностью до 0,8 кВт при питании от сети тока 220 В и f 50 Гц (не показано).

Выступы 10-12 цилиндрической оболочки 9 введены с зазором 0,1-0,15 мм между цилиндрическими поверхностями магнитов 17 и 18 с возможностью вращения цилиндрической оболочки 9. Уплотнение 19 служит для предохранения магнитов 17 и 18 от налипания металлических отходов шлифования.

Плоскость пластин упругих элементов 5 расположена под углом а- 20-45° относительно оси вращения круга 6 и шпинделя 7. Пластины 5 выполнены длиной 20 мм с размерами сечения 0, мм. При этом их размеры выбраны из условия совмещения

собственной крутильной частоты Р«о 261 Гц круга 6 с фланцами 3 и 4 с частотой возбуждения колебаний, которая превышает частоту Р 20 Гц свободных изгибных колебаний шпинделя 7 с кругом 6.

- При расположении плоскости упругих , элементов 5 под указанным углом обеспечивается упругая координатная связь по перемещениям фланцев 3 и 4 и круга 6 в осевом и окружном направлениях относительно

втулки 1, обоймы 2 и шлифовального шпинделя 7. За счет этого при вращении выступов 10-12 цилиндрической оболочки 9 между магнитами 17 и 18 возбуждаются связанные крутильно-осевые колебания круга

между полюсами магнитов 17 и 18 и выступами 10- 12 оболочки 9, При этом обеспечиваются условия для уменьшения габаритов устройства и расхода энергии на возбуждение связанных колебаний и снижается тепловыделенме между полюсами магнитов 17 и 18.

При расположении плоскости пластин 5 под углом обеспечивается наиболее благоприятная кинематика перекрестного

движения абразивных зерен круга 6 относительно обрабатываемой поверхности детали при его связанных крутильно-осевых колебаниях и улучшается качество обрабо- тайной поверхности.

Коаксиальное расположение цилиндрической оболочки 9 с фланцем 4 и выполнение в оболочке 9 продольных пазов и выступов 10 -12 с периодически повторяемым нечетное число раз и переменным угловым сдвигом исключает появление неуравновешенности планшайбы и снижает уровень вредных радиальных вибраций с частотой вращения шпинделя 7 с кругом 6,, а также с кратными частотами вращения

0 круга 6. Причем выполнение прорезей с переменным угловым шагом и образование выступов с переменным угловым сдвигом, который изменяется в геометрической прогрессии, обеспечивает возбуждение

5 связанных крутильно-осевых колебаний с широким набором частот малого уровня и подавление автоколебательных компонентов в широком спектре частот при шлифовании деталей разной массы и жесткости. При

этом качество обработанной поверхности улучшается за счет снижения уровня радиальных вибраций круга с частотой вращения и кратными частотами, подавления автоколебательных компонентов, а также за счет формирования благоприятной перекрестной кинематики резания и снижения силы тоения в контакте круга 6 с заготовкой 20.

При установке на шлифовальной головке нескольких пар магнитов 17 и 18, например трех пар, с угловым сдвигом, равным периодически повторяющемуся угловому шагу ( 120°, между группами прорезей в магнитопроводной цилиндрической оболочке 9 повышается прямо пропорционально количеству пар магнитов переменная величина магнитного потока и возбуждающая сила и обеспечиваются условия для уменьшения габаритов устройства.

Работа устройства состоит в следующем,

Шпинделю 7 с фланцами 3 и 4 и магнитопроводной цилиндрической б болонкой 9 сообщают вращение с частотой (о, Периферию абразивного круга 6, вращающегося с окружной скоростью VK 20-40 м/с, вводят в контакт с заготовкой 20, которой сообщают подачу со скоростью Vn 10-15 м/мин. При этом выступы 10-12 оболочки 9 вращают в магнитном потоке между полюсами магнитов 17 и 18

В момент входа выступа магнитопроводной цилиндрической оболочки 9 в магнитный поток между полюсами магнитов 17 и 18 возникает и по мере увеличения площади выступа между полюсами возрастает магнитная сила и окружной момент силы торможения на вращающейся оболочке 9 с фланцами 3 и 4. В момент выхода выступа из зоны магнитного потока уменьшается магнитная сила воздействия на выступ и сила торможения, воздействующая на цилиндрическую оболочку 9 и фланцы 3, 4 с кругом 6. Под воздействием переменной окружной магнитной силы торможения на фланцы 3 и 4 упругие в окружном и осевом направлениях элементы 5 изгибаются и их концы совместно с фланцами 3 и 4 и шлифовальным кругом 6 перемещаются одновременно в окружном и осевом направлениях. При этом в связи с выполнением прорезей между выступами оболочки 9 с периодически повторяемым нечетное число раз угловым сдвигом ро 120° и размещением выступов 10-12 с переменным угловым сдвигом f)(, р - 1 , (р( -2 , который изменяется в геометрической прогрессии, магнитный поток воздействует на выступы,10-12 оболочки с фланцами 3 и 4 и кругом б с

переменным периодом, который также изменяется в геометрической прогрессии по зависимости

5Тг Л -1 m

Ti - 1 Ti-2 n

где тип- натуральные числа с повторением нечетное число z раз в течение каждого обо- 0 р0та шпинделя 7 и круга 6. При этом возбуж- даются крутильно-осевые колебания оболочки 9 с фланцами 3 и 4 и кругом 6 с

360° частотами V z, а), где zi , а также

периодически повторяющиеся многочастотные колебания с переменным периодом Т| (I 1,2,3,4,5...), изменяющимся в геометрической прогрессии, т.е. возбужда0 ются колебания с широким набором частот f kz, со (k 2,3,4,5,6...).

В процессе шлифования с возбуждением многочастотных связанных крутильно- осевых колебаний круга 6 с переменными

5 периодами, изменяющимися в геометрической прогрессии, и с периодически повторяющимися нечетное -число раз в течение каждого его оборота быстро изменяется окружная скорость Vk круга 6 ско0 рость скольжения абразивных зерен круга относительно заготовки в плоскости шлифования При этом многочастотные крутильно- осевые колебания создают благоприятную для резания и трения перекрестную кинема5 тику движения абразивных зерен круга 6 относительно поверхности заготовки 20, формируют микрорельеф шероховатости с перекрестным направлением шлифовочных рисок малой глубины и протяженности, сни0 жают высоту навалов, интенсифицируют пластическое деформирование, выглаживание и скругление вершин микронеровностей и упрочняют поверхностный слой металла заготовки, т.е. улучшают Качество

5 обработанной поверхности.,

Возбуждение высокочастотных связанных крутильно-осевых колебаний с пере- менными периодами приводит к перемещениям круга при шлифовании с ши0 роким набором частот вибраций f kz, a) (k 4,5,6,7...) в виде белого шума За счет этого облегчается пластическое деформирование и срезание металла абразивными зернами, улучшается самозатачиваемость

5 круга и снижается сила сдвига, трансформируется и формируются нестационарные характеристики силы трения и сдвига уменьшается средняя величина силы трения. При этом повышается положительная сила сопротивления переходным вибрациям и автоколебаниям, которые обеспечивают также подавление автоколебательных компонентов в широком спектре частот. В результате этого стабилизируется процесс шлифования, повышается стойкость круга и улучшается качество обработанной поверхности.

При выполнении в цилиндрической маг- нитопроводной оболочке 9 нечетного коли- чебтва z групп пазов с переменным угловым сдвигом низшая частота возбуждаемых колебаний превышает частоту совращения круга в г раз и некратна четным гармоникам частоты со вращения. За Счет этого снижается уровень вредных радиальных колебаний с частотами, кратными частоте со вращения круга и снижается высота волнистЬсти и шероховатости обработанной поверхности. Формула изобретения

1 В

тем, что, с целью повышения качества обработки, оно снабжено установленной на одном из прижимных фланцев коаксиально оси шпинделя цилиндрической оболочкой из магнитопроводного материала с группами продольных пазов со стороны ее торца, закрепленными на корпусе шпиндельной бабки коаксиально цилиндрической оболочке парами магнитов со встречной радиальной ориентацией их намагничивания и системой управления магнитами, при этом продольные пазы в каждой группе расположены с изменяющимся в геометрической прогрессии угловым сдвигом, участки оболочки между пазами размещены между ука- занными магнитами каждой пары, а плоскость продольной симметрии упругих пластин расположена под углом 20-45° относительно оси шпинделя.

оболочки,

ал

so st

I

«4J

I

ol

фм.4