роторная абразивная головка для обработки отверстий

Классы МПК:B24B33/08 хонинговальные инструменты 
B24B41/04 шпиндельные бабки; шпиндели; их детали 
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Орловский государственный технический университет
Приоритеты:
подача заявки:
1998-02-16
публикация патента:

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в конструкциях абразивно-отделочных станков и оснастки для финишной обработки отверстий. Абразивная головка содержит предназначенный для закрепления на шпинделе станка корпус, в котором расположены абразивные бруски со сферической рабочей поверхностью, установленные с возможностью радиального перемещения, а также - с возможностью вращения относительно оси обрабатываемого отверстия и оси, перпендикулярной ей. Также головка снабжена размещенным в корпусе механизмом для осуществления указанных перемещений брусков, который выполнен в виде двух кинематически связанных валов, один из которых расположен из условия нахождения его оси вдоль оси обрабатываемого отверстия, а другой - перпендикулярно ему. Абразивные бруски выполнены в виде шаровых сегментов, установленных на втором валу симметрично первому и связанных с ним посредством винтового соединения, обеспечивающего их радиальное перемещение. В результате достигаются расширение технологических возможностей инструмента и повышение производительности обработки при сохранении качества изделия. 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

Формула изобретения

Роторная абразивная головка для обработки отверстий, содержащая предназначенный для размещения на шпинделе станка корпус, в котором расположены абразивные бруски со сферической рабочей поверхностью, установленные с возможностью радиального перемещения, а также с возможностью вращения относительно оси обрабатываемого отверстия и оси, перпендикулярной ей, при этом головка снабжена размещенным в корпусе механизмом для осуществления указанных перемещений брусков, отличающаяся тем, что механизм перемещения брусков выполнен в виде двух кинематически связанных валов, один из которых расположен из условия нахождения его оси вдоль оси обрабатываемого отверстия, а другой - перпендикулярно ему, при этом бруски выполнены в виде шаровых сегментов, установлены на втором валу симметрично первому и связаны с ним посредством винтового соединения, обеспечивающего их радиальное перемещение.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в конструкциях абразивно-отделочных станков и оснастки для финишной обработки отверстий из труднообрабатываемых, склонных к прижогам материалов.

Известна шпиндельная шлифовальная головка, содержащая установленный в держателе шлифовальный круг, ось вращения которого перпендикулярна центральной оси держателя /1/.

Однако данная головка практически не может быть использована для обработки отверстий, из-за малого, точечного контакта абразивного инструмента с обрабатываемой поверхностью.

В качестве прототипа и наиболее близкой к предлагаемой взята конструкция головки для обработки отверстий, состоящая из корпуса, разжимного штока и колодок, в отверстиях которых перпендикулярно оси головки свободно установлены цилиндрические державки с хонинговальными брусками со сферической рабочей поверхностью с возможностью возвратно-вращательного движения, причем оси хонинговальных брусков смещены относительно оси головки /2/.

Однако известная головка требует повышенных удельных давлений на абразивные бруски, которые не выдерживает связка. Кроме того, большие энергозатраты, связанные с повышенными удельными давлениями, ограничивают применение данной головки и являются существенными недостатками.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей инструмента, повышение качества обработки и снижение энергозатрат путем обеспечения знакопеременных деформаций сдвига в поверхностной слое.

Поставленная задача решается с помощью разработанной роторной абразивной головки, предназначенной для обработки отверстий, содержащей предназначенный для закрепления на шпинделе станка корпус, в котором расположены абразивные бруски со сферической рабочей поверхностью, установленные с возможностью радиального перемещения, а также - с возможностью вращения относительно оси обрабатываемого отверстия и оси, перпендикулярной ей, при этом головка снабжена размещенным в корпусе механизмом для осуществления указанных перемещений брусков. При этом механизм перемещения брусков выполнен в виде двух кинематически связанных валов, один из которых расположен из условия нахождения его оси вдоль оси обрабатываемого отверстия, а другой - перпендикулярно ему, при этом бруски выполнены в виде шаровых сегментов, установлены на втором валу симметрично первому и связаны с ним посредством винтового соединения, обеспечивающего их радиальное перемещение.

На фиг. 1 представлена предлагаемая роторная абразивная головка, общий вид; на фиг. 2 - то же, второй вариант конструкции с дополнительным электродвигателем; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - векторная диаграмма знакопеременных деформаций сдвига; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4.

Роторная абразивная головка для обработки отверстий содержит предназначенные для закрепления на шпинделе станка корпус 1, в котором на опорах 2 смонтирован первый вал 3, расположенный вдоль оси обрабатываемого отверстия и несущий механизм 4 в виде конической пары зубчатых колес (фиг. 1). Механизм 4 состоит из неподвижной конической шестерни, закрепленной на корпусе 1 и подвижной, закрепленной на второму валу 5, который расположен перпендикулярно оси обрабатываемого отверстия.

Последний несет два абразивных бруска 6 со сферической рабочей поверхностью радиусом R1, которые выполнены в виде шаровых сегментов. Первый вал 3 при своем вращении с частотой роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 21244291 передает движение брускам 6 с частотой вращения роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 21244292.

Бруски 6 установлены на втором валу 5 симметрично первому и связаны с ним посредством винтового соединения, обеспечивающего их радиальное перемещение.

Помимо чисто механического привода, рассмотренного выше, на фиг. 2 представлена винтовая головка с дополнительным индивидуальным электродвигателем 7. Питание электропривода подведено через щетки 8 и контактные кольца 9.

Головка работает следующим образом. При вращении первого вала 3 с угловой скоростью роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 21244291, а брусков 6 - с угловой скоростью роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 21244292, периферия брусков описывает шаровый слой 10 высотой 2R2 радиусом R1.

При этом в точке 11 на поверхности 10 линейная скорость

роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 2124429

так как

роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 2124429

В точке 12 линейная скорость

V12 = роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 21244291роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 2124429R1

Благодаря такому распределению скоростей любая точка шарового пояса 10 имеет скорость, отличную от нуля, что позволяет производительно вести обработку.

Кроме того, повышается эффективность процесса шлифования за счет создания в срезаемом слое заготовки знакопеременных деформаций сдвига.

Рассмотрим схему абразивной обработки отверстия предлагаемой роторной головкой (фиг. 4, 5).

Шаровый брусок, вращаясь с частотой роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 21244292 срезает очередной слой (положение 1) припуска и формирует текстуру с вектором роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 21244291н деформации сдвига, направленным вниз, если режущие зерна находятся слева от точки 12, и с вектором роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 21244291в - вверх, если режущие зерна - справа. При вращении головки с частотой роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 21244291 и осевым движением Sпр шаровый брусок, занимая положение 2, срезает слой припуска и формирует текстуру роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 21244292н поверхностного слоя, направленную против вектора роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 21244291в скорости шарового бруска относительно первого положения. Осуществляя резание таким образом шаровые бруски автоматически создают знакопеременные деформации сдвига в поверхностном слое заготовки и постоянно осуществляют резание против направления векторов роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 2124429н и роторная абразивная головка для обработки отверстий, патент № 2124429в текстуры срезаемого слоя. В результате уменьшается сила резания и повышается производительность обработки.

Роторная головка позволяет увеличить глубину резания в два и более раз при этом на обработанной поверхности не появляются микротрещины, прижоги и сколы.

Применение головки существенно снижает энергозатраты на единицу объема металла, в несколько раз повышает производительность обработки при сохранении качества изделия по шероховатости и остаточным напряжениям. Характерной особенностью работы головки является прерывистый контур траектории вследствие чередования находящихся в контакте с заготовкой зерен. Благодаря локальной зоне контакта и смене режущих зерен шаровых брусков улучшается тепловой баланс инструмента, повышается его стойкость и уменьшается засаливаемость. Свободный подвод смазывающе-охлаждающей жидкости в зону обработки также повышает производительность обработки.

Предлагаемая роторная абразивная головка для обработки отверстий расширяет технологические возможности инструмента, обеспечивает производительность обработки при сохранении качества изделия, снижает энергозатраты на единицу объема металла благодаря обеспечению знакопеременных деформаций сдвига в поверхностном слое и осуществлению резания против направления текстуры срезаемого слоя.

Роторная головка является перспективным абразивным инструментом для обработки отверстий, т.к. позволяет в несколько раз увеличить скорость резания и производительность обработки по сравнению с традиционным инструментом.

Источники информации:

1. А.с. СССР N 1286398, кл. B 24 B 41/04, 1987, БИ N 4.

2. А.с. СССР N 573328, кл. B 24 B 33/08, 1977, прототип.

Класс B24B33/08 хонинговальные инструменты 

гибкий абразивный инструмент -  патент 2524455 (27.07.2014)
способ финишной обработки полости гильзы цилиндра двс и устройства для его осуществления -  патент 2482951 (27.05.2013)
устройство для вибрационного хонингования -  патент 2440884 (27.01.2012)
генератор пневматический для возбуждения вибраций при хонинговании -  патент 2437749 (27.12.2011)
устройство для алмазно-абразивной обработки с планетарным осциллирующим движением -  патент 2428297 (10.09.2011)
способ алмазно-абразивной обработки с планетарным осциллирующим движением -  патент 2426633 (20.08.2011)
способ крепления хонинговального бруска к колодке хона -  патент 2415005 (27.03.2011)
устройство шарнирное самоустанавливающееся для передачи вращения соединяемых валов -  патент 2396472 (10.08.2010)
хонинговальная головка для обработки цилиндрических отверстий -  патент 2374060 (27.11.2009)
хонинговальная головка -  патент 2354529 (10.05.2009)

Класс B24B41/04 шпиндельные бабки; шпиндели; их детали 

Наверх