устройство для абразивной обработки

Формула изобретения

Устройство для абразивной обработки, содержащее корпус со шпинделем, на котором установлены находящиеся в контакте с инструментов два фланца, один из которых закреплен неподвижно, а второй установлен с возможностью перемещения в осевом направлении посредством механизма осевого перемещения, отличающееся тем, что инструмент в виде шлифовального круга закреплен на периферийной поверхности фланцев и выполнен в виде частей кольцеобразного упругого гибкого корпуса с закрепленным на нем абразивным слоем, при этом концы частей жестко закреплены на разных фланцах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при окончательной обработке деталей с регулированием теплового потока.

Известно устройство для абразивной обработки эластичным инструментом, содержащее корпус со шпинделем, внутри которого размещен с возможностью осевого перемещения шток с инструментом [1].

Недостатком данного устройства является ограниченность технологических возможностей, низкая производительность и качество.

Известно также устройство для абразивной обработки эластичным инструментом, содержащее корпус со шпинделем, на котором установлены находящиеся в контакте с инструментом обращенные друг к другу торцами два фланца, один из которых закреплен неподвижно, а второй установлен с возможностью перемещения в осевом направлении, а также механизм осевого перемещения подвижного фланца, при этом упомянутые торцы фланцев выполнены волнообразными, причем выступы одного фланца расположены против впадин другого фланца [2].

Однако указанное устройство имеет ограниченные технологические возможности, не позволяет регулировать тепловой поток, направленный в деталь, низкую производительность и качество.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей устройства за счет применения частей гибкого кольцеобразного упругого шлифовального круга, а также регулирование теплового потока, направленного в деталь, за счет использования прерывистого шлифования, при этом повышение производительности и качество обработки.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для абразивной обработки, содержащего корпус со шпинделем, на котором установлены находящиеся в контакте с инструментом два фланца, один из которых закреплен неподвижно, а второй установлен с возможностью перемещения в осевом направлении, а также механизм осевого перемещения подвижного фланца, при этом на периферийной поверхности фланцев закреплен шлифовальный круг, состоящий из частей кольцеобразного упругого гибкого корпуса с закрепленным на нем абразивным слоем, таким образом, что концы частей жестко закреплены на разных фланцах.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого устройства; на фиг.2 - вид по А на фиг.1; на фиг.3 - рабочее положение инструмента с максимально разведенными фланцами; на фиг.4 - положение инструмента с сомкнутыми фланцами.

Устройство содержит шпиндель 1, который с помощью подшипников 2 и 3 установлен с возможностью вращения в корпусе 4. Для вращения шпинделя служит шкив 5, соединенный бесконечным ремнем 6 со шкивом 7 приводного электродвигателя 8, установленного, например, на корпусе 4.

На шпинделе 1 между фланцем 9, неподвижно установленным с помощью шпонки и гаек 10, и механизмом осевого перемещения 11 установлен подвижный фланец 12, который имеет возможность перемещаться по ступице неподвижного фланца 9.

На шпинделе 1 между неподвижным фланцем 9 и корпусом 4 установлен механизм 11 осевого перемещения с подвижным элементом - поршнем 13, к которому крепится подвижный фланец 12. В отверстии поршня 13 на шпинделе 1 между неподвижным фланцем 9 и поршнем 13 установлена пружина 14 сжатия.

Механизм 11 осевого перемещения может быть выполнен в виде силового цилиндра, соединенного с муфтой 15, установленной на нерабочем конце шпинделя 1. Муфта 15 в этом случае соединена с источником давления рабочей среды, например с гидростанцией или пневмосетью.

На периферийной поверхности фланцев 9 и 12 закреплен шлифовальный круг 16, состоящий из частей кольцеобразного упругого гибкого корпуса 17 с закрепленным на нем абразивным слоем 18, таким образом, что концы частей жестко закреплены на разных фланцах 9 и 12.

На периферии фланцев 9 и 12 могут быть закреплены части, равные полувиткам шлифовального круга 16 (как это показано на фиг.2 - 4), выполненного в виде кольцеобразного корпуса 17 с закрепленным на нем абразивным слоем 18. Вообще, корпус 17 шлифовального круга 16 представляет из себя винтовую пружину, сечение витка которой может иметь разнообразный профиль. На корпус 17 наносится абразивный слой 18, например на металлической связке или на корпусе может быть закреплен проволочно-абразивный инструмент [3]. Причем абразивный слой 18 нанесен на кольцеобразный корпус 17 таким образом, что шлифовальный круг работает как периферией, так и торцами.

Концы частей или полувитков кольцеобразного шлифовального круга 16 закреплены на разных фланцах 9 и 12 с образованием многозаходной винтовой режущей поверхности. Закрепление осуществляется с помощью винтов 19 и штифтов 20, запрессованных во фланцы 9 и 12 по посадке H7/s7.

Периферийная винтовая режущая поверхность, образованная таким образом, представляет собой прерывистую поверхность с достоинствами прерывистой абразивной обработки при непрерывном процессе шлифования.

При работе устройства от двигателя 8 вращается шпиндель 1 вместе с фланцами 9 и 12, поршнем 13 и инструментом 16, который периферийной рабочей режущей поверхностью обрабатывает необходимые поверхности детали при круглом или плоском шлифовании.

Способ шлифования предлагаемым устройством осуществляется следующим образом.

При предварительной черновой обработки, цель которой снять максимальный припуск, добиться высокой производительности можно путем увеличения режимов резания, но при традиционном шлифовании этот путь чреват последствиями получения брака из-за перегрева поверхностного слоя и образования прижогов и микротрещин.

Применение же данного устройства позволяет при разведенных фланцах 9 и 12 за счет пружины 14 превратить шлифовальный круг 16 в прерывистый, имеющий выступы в виде винтовых режущих поверхностей и впадины в виде просветов между частями шлифовального круга (фиг.3).

При переходе к чистовой обработке и выхаживанию прерывистый инструмент превращают в шлифовальный круг со сплошной режущей периферийной поверхностью путем сближения фланцев 9 и 12 за счет приведения в действие механизма 11 осевого перемещения (фиг.4).

По сравнению с обычным кругом, работающим по профильной схеме резания, предлагаемый инструмент с разведенными фланцами имеет многозаходную винтовую периферийную режущую поверхность и дополнительно снимает припуск боковыми кромками в виде узких слоев, расположенных нормально к обрабатываемой поверхности. Такая схема резания носит название последовательной или генераторной [4].

Генераторная схема предназначена для обработки заготовок после ковки или штамповки, имеющих на поверхности корку.

В предлагаемом устройстве инструмент обеспечивает большую толщину и меньшую ширину среза, что интенсифицирует процесс, увеличивает производительность обработки и стойкость инструмента.

Круг с винтовой режущей поверхностью имеет меньшую высоту по сравнению с традиционной и позволяет экономить расход инструмента.

Предлагаемое устройство с успехом может быть применено и для абразивной обработки плоских и цилиндрических поверхностей деталей из материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин за счет винтового бегущего контакта круга с деталью, позволяющего регулировать и снижать тепловой поток, направленный в деталь.

Таким образом, благодаря особенности конструкции инструмента устройство для абразивной обработки позволяет расширить технологические возможности, обеспечивает бегущий винтовой контакт, а также прерывистое резание при непрерывной обработке.

При круглом или плоском шлифовании на поверхности заготовки формируется микрорельеф в виде синусоидальной сетки следов резания.

Амплитуда винтовой линии траектории резания абразивного зерна зависит от шага абразивной режущей поверхности и соотношения скоростей круга и детали. Съем припуска осуществляется по синусоидальным кривым. Это создает более благоприятные условия резания абразивными зернами. Выбор оптимальных соотношений частот вращения устройства и детали позволяет снизить шаг неровностей заготовки по сравнению с шагом винтовой канавки на порядок и соответственно уменьшить их высоту.

Ширина обработки, захватываемая предлагаемым устройством с разведенными фланцами (фиг. 3), в несколько раз больше, чем ширина частей шлифовального круга. Это повышает эффективность обработки и реализуется принцип неповторяемости следа.

Как известно, при традиционном шлифовании малая часть абразивных зерен, находящаяся на периферии, принимает участие в резании и является действительно режущей. Большая часть абразивных зерен попадают в ранее прорезанные риски-царапины, утоплены глубже режущих и не принимают участие в обработке. Расположение периферийного режущего рабочего слоя предлагаемого устройства по винтовой линии увеличивает количество эффективно работающих абразивных зерен, которые не попадают в ранее прорезанные риски-царапины и становятся режущими, позволяет улучшить самозатачиваемость круга и подвод охлаждающей жидкости, при этом уменьшить расход абразивного материала.

Предлагаемое устройство может найти применение на любых металлообрабатывающих предприятиях, занимающихся шлифованием как обычных материалов, так и трудношлифуемых, и позволяет повысить производительность за счет оптимизации теплонапряженности процесса путем подбора величины шага винтовой периферийной поверхности.

Предлагаемое устройство для крепления шлифовальных кругов с винтовой периферийной режущей поверхностью позволяет совместить достоинства прерывистого шлифования с обычным традиционным - сплошным кругом.

Производственные испытания показали, что предлагаемое устройство имеет период бесприжоговой работы в 1,7...2 и более раз выше, чем традиционные круги, при этом показатели износостойкости находятся на одном уровне. Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить производительность в 2 и более раз с одновременным улучшением качества (улучшение шероховатости на 1. . . 2 класса) за счет повышения режимов обработки благодаря колебанию зоны резания, быстрого перевода круга из прерывистого в сплошной и наоборот и увеличению жесткости конструкции. При этом расход абразивного инструмента снижается на 25...30 процентов.

Источники информации

1. Патент Франции 2306786, кл. В 24 В 3/14, 1976 - аналог.

2. А. с. СССР 1038194, кл. В 24 В 19/02. Устройство для абразивной обработки эластичным инструментом / В.М. Мигунов и др. Заявка 3412463/25-08, заявл. 26.03.82, опубл. 30.08.83. Бюл. 32 - прототип.

3. А. с. СССР 1516332, кл. В 24 D 5/00, 17/00. Устройство для шлифования / П.Г. Матюха и др. Заявка 4385721/31-08, заявл. 29.02.88, опубл. 23.10.89. Бюл. 39.

4. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов. - 3-е изд. перераб. и доп. - К.: Вища шк. Головное изд-во. 1986. С. 218 и 219.