прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом
Классы МПК: | B23F21/02 шлифовальные круги; абразивные червяки |
Автор(ы): | Степанов Ю.С., Афонасьев Б.И., Харламов Г.А., Подзолков М.Г. |
Патентообладатель(и): | Орловский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-03-05 публикация патента:
10.04.2000 |
Изобретение может быть использовано в производстве колес с круговыми зубьями из материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и трещин при глубинном зубошлифовании. Круг содержит впадины и выступы, имеющие две образующие поверхности, профилирующие одновременно выпуклые и вогнутые стороны зубьев. Выступы выполнены в форме трапеции с боковыми сторонами, наклоненными под углом 30° к образующей круга. Длину впадины Lвп (мм) определяют в зависимости от глубины шлифования t (мм), скорости обката Vз (м/с), температуропроводности материала заготовки T (м2/с), скорости резания Vкр (м/с) и критерия F. Преимуществом обработки цилиндрических колес с круговыми зубьями предлагаемым кругом является сравнительная простота движений, следовательно, простота конструкции станка и простота настройки. При шлифовании широковенцовых колес с увеличенной зоной контакта круга с заготовкой зона резания прерывается, и хотя сила резания возрастает, но снижается теплонапряженность процесса и улучшаются условия подвода охлаждающей жидкости в зону резания. В результате гарантируется бесприжоговая обработка поверхности зубьев, повышение производительности и точности зубообработки. Вследствие этого появляется возможность интенсификации процесса. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Прерывистый шлифовальный круг чашечной цилиндрической формы для обработки колес с круговыми зубьями, содержащий впадины и выступы с двумя образующими поверхностями, профилирующими одновременно выпуклые и вогнутые стороны зубьев, отличающийся тем, что выступы выполнены в форме трапеции с боковыми сторонами, наклоненными под углом 30o к образующей шлифовального круга, при этом длина впадины Lвп определена по формулеLвп = F
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
где t - глубина шлифования, мм;
Vкр - скорость резания, м/с;
Т - температуропроводность материала заготовки, м2/с;
F = (K - Ko)/(Ka + Kв
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
где К = Lвп/Lвс - отношение длины впадины к протяженности выступа, принимаемое не менее Кo;
Кo, Ка, Кв - коэффициенты, зависящие от степени предполагаемого понижения температуры Т0 в зоне шлифования, которые равны:
при Т0 = 10% - Кo = 0,1; Ка = 1; Кв = 0,1;
при Т0 = 20% - Кo = 0,25; Ка = 1; Кв = 0,32;
при Т0 = 30% - Кo = 0,44; Ка = 4; Кв = 0,75;
при Т0 = 40% - Кo = 0,68; Ка = 5; Кв = 1,7;
И = (V3
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано в производстве колес с круговыми зубьями из материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и трещин при глубинном зубошлифовании. Известна сегментная головка для шлифования спирально-конических колес, содержащая планшайбу, на которой с помощью сухарей закреплены абразивные сегменты [1]. Недостатком данного инструмента являются обусловленные наличием впадин резкое уменьшение виброустойчивости, прочности и площади рабочей поверхности инструмента, что в свою очередь снижает размерную стойкость головки, качество и производительность обработки. Кроме того, различие в площадях контакта образующих поверхностей шлифовального круга с выпуклой и вогнутой сторонами зубьев обрабатываемой шестерни приводит к появлению прижогов на вогнутых поверхностях зубьев либо к снижению производительности обработки в результате установления режимов резания, исходя из условий шлифования вогнутой стороны зубьев. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шлифовальная сегментная головка для обработки колес с круговыми зубьями, содержащая корпус с закрепленными на нем абразивными сегментами, имеющими две образующие поверхности, профилирующие одновременно выпуклые и вогнутые стороны зубьев [2]. Кроме того, сегменты выполнены различной длины, причем длина сегмента, обрабатывающего вогнутую сторону зуба, меньше длины сегмента, обрабатывающего выпуклую сторону зуба, а максимальные площади контакта рабочей поверхности сегментов с различными сторонами зуба равны между собой. Однако известная шлифовальная сегментная головка имеет существенный недостаток, обусловленный наличием впадин и выступов, которые резко уменьшают виброустойчивость, прочность и площадь рабочей поверхности, что в свою очередь снижает размерную стойкость инструмента, качество и производительность обработки,Задачей изобретения является повышение производительности зубошлифования колес из материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и трещин при глубинном зубошлифовании. Поставленная задача решается с помощью прерывистого шлифовального круга чашечной цилиндрической формы для обработки колес с круговыми зубьями, содержащего впадины и выступы с двумя образующими поверхностями, профилирующими одновременно выпуклые и вогнутые стороны зубьев, при этом выступы выполнены в форме трапеции с боковыми сторонами, наклоненными под углом 30o к образующей шлифовального круга. Кроме того, длина впадины Lвп определена по формуле:
Lвп=F
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
где t -глубина шлифования, мм;
Vкр - скорость резания, м/с;
T - температуропроводность материала заготовки, м2/с;
F=(K-Ko)/(Ka+Kв
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
где K=Lвп/Lвс - отношение длины впадины к протяженности выступа, принимаемое не менее Ko;
Ko, Ka, Kв - коэффициенты, зависящие от степени предполагаемого понижения температуры To в зоне шлифования, которые равны:
при To=10%-Ko=0,1; Ka=1; Kв=0,1;
при To=20%-Ko=0,25; Ka=1;Kв=0,32;
при To=30%-Ko=0,44; Ka=4; Kв=0,75;
при To=40%-Ко=0,68; Ка=5; Кв=1,7. И= (Vз
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
Lвп=F
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
где t -глубина шлифования, мм;
Vкр - скорость резания, м/с;
T - температуропроводность материала заготовки, м2/с;
F=(K-Ko)/(Ka + Kв
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
где K=Lвп/Lвс - отношение длины впадины к протяженности выступа, принимаемое не менее Ko;
Ko, Ka, Kв - коэффициенты, зависящие от степени предполагаемого понижения температуры To в зоне шлифования, которые равны:
при To=10%-Ko=0,1;Ka=1; Kв=0,1;
при To=20%-Ko=0,25;Ka=1; Kв=0,32;
при To=30%-Ko=0,44;Ka=4; Kв=0,75;
при To=40%-Ko=0,68;Ka=5; Kв=1,7;
И=(Vз
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147243/8856.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
F=(K-Ko)/(Ka+Kв
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
Lвп+F
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
Lвс=Lвп/K=37,44/0,7=53,5 мм. Число режущих выступов на шлифовальном круге
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147243/8856.gif)
n=
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147037/960.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
Округляя число режущих выступов до n=4, определим параметры круга с прерывистой поверхностью
Lвс+Lвп=
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147037/960.gif)
![прерывистый шлифовальный круг для обработки колес с круговым зубом, патент № 2147268](/images/patents/324/2147009/183.gif)
откуда Lвс=60 мм; Lвп=42 мм. После обработки проводился контроль круговых зубьев, который осуществлялся в среднем сечении колеса на универсальном зубоизмерительном приборе фирмы Zeiss (ГДР), эвольвентомере типа КЭУ и биениемере мод. Б-10М. Точность шлифовальных роторов по всем параметрам (отклонение и накопленная погрешность шага, радиальное биение зубчатого венца, колебание длины общей нормали, погрешность профиля зуба) была не ниже 7 степени точности по ГОСТ 1643-81. Расположение пятна контакта проверялось по краске. Оно занимало середину зуба и не выходило на торцы. Длина пятна контакта и приведенные зазоры, замеренные щупом на торце зуба, соответствовали расчетным приведенным зазорам. Применение предлагаемого прерывистого шлифовального круга повысило производительность обработки в 1,5 раза, позволило исключить операцию получистового шлифования благодаря улучшению шероховатости на 1,5-2 класса. При этом расход абразивного инструмента снизился на 20%. На основании проведенных опытов с применением материалов, предрасположенных к прижогам и к появлению шлифовочных трещин, установлено, что круги с прерывистой поверхностью по сравнению с обычными кругами при сочетании длин впадин и выступов
K=Lвп/Lвс=0,7;
(в нашем примере Lвс=60 мм; Lвп=42 мм):
- снижают температуру в зоне контакта на 25-35%;
- позволяют шлифовать колеса с более фиксированными режимами, не вызывая появления прижогов и микротрещин. За счет этого производительность обработки возрастает в 2-3 раза;
- сохраняют длительное время хорошую режущую способность зерен (работающие в режиме самозатачивания). Число правок кругов с прерывистой поверхностью уменьшается в 2-3 раза. Общая стойкость кругов с прерывистой рабочей поверхностью возрастает в 2-3 раза. Обработка предлагаемым прерывистым шлифовальным кругом выгодно отличается повышенной виброустойчивостью благодаря плавному и безударному входу и выходу режущей абразивной поверхности в зону резания, высокой прочностью инструмента, что повышает размерную стойкость инструмента, предотвращает поломку и выкрашивание абразива, а снижение температуры в зоне шлифования позволяет повысить интенсивность процесса, производительность и качество обработки. Преимуществом обработки цилиндрических колес с круговыми зубьями предлагаемым прерывистым чашечным цилиндрическим кругом является сравнительная простота движений, а следовательно, простота конструкции станка и простота настройки. При шлифовании широковенцовых колес с увеличенной зоной контакта круга с заготовкой зона резания прерывается, и хотя сила резания возрастает, но снижается теплонапряженность процесса и улучшаются условия подвода охлаждающей жидкости в зону резания. В результате гарантируется бесприжоговая обработка поверхности зубьев, повышение производительности и точности зубообработки. Вследствие этого появляется возможность интенсивности процесса. Источники информации, принятые во внимание
1. Якимов А.В., Смирнов Л.П. Качество изготовления зубчатых колес. - М.: Машиностроение, 1979. -С. 143-144. 2. А.с. 1096060 СССР, МКИ B 23 F 21/02. Шлифовальная сегментная головка /И. А. Коганов, Г. М. Шейнин, М. Н. Бобков и С.В.Кувшинов (СССР).- Опубл. 07.06.84, Бюл. N 21. -прототип. 3. Якимов А.В. Абразивно-алмазная обработка фасонных поверхностей. -М.: Машиностроение, 1984.- С. 118-124.
Класс B23F21/02 шлифовальные круги; абразивные червяки