способ абразивной обработки пазов и других поверхностей

Формула изобретения

1. Способ абразивной обработки пазов и других поверхностей, включающий использование шлифовального круга с устройством для его крепления, отличающийся тем, что упомянутое устройство используют в виде двух взаимодействующих посредством распорных и регулировочных винтов дисков, один из которых имеет возможность осевого перемещения относительно другого, а шлифовальный круг используют в виде полувитков, расположенных на периферии дисков из условия закрепления их концов на разных дисках с образованием многозаходной винтовой прерывистой режущей поверхности, при этом устройству для крепления шлифовального круга сообщают вращение и перемещение относительно обрабатываемого изделия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шлифовальный круг используют с полувитками, выполненными в виде кольцеобразного корпуса и абразивного слоя, закрепленного на нем из условия работы шлифовального круга как периферией, так и торцами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии машиностроения и станкостроению и может быть использовано в частности при креплении шлифовальных кругов для глубинного периферийного шлифования материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин, и предназначено для осуществления шлифования пазов и других поверхностей деталей с регулированием теплового потока, направленного в деталь.

Известен способ абразивной обработки внутренних торцовых поверхностей пазов и устройство, реализующее его, предназначенное для крепления шлифовальных кругов на шпинделе станка, установленных на двух взаимно подвижных в осевом направлении элементах, при этом устройство снабжено двумя мембранами, установленными соосно со шпинделем, каждая из которых связана с обоими элементами [1].

В процессе обработки пазов или канавок буртиков износ режущих кромок по образующим торцов происходит неравномерно, профиль режущих кромок в диаметральном сечении из прямолинейного преобразуется в выпукло-криволинейный.

Для обеспечения точности и плоскостности обрабатываемых поверхностей необходимо производить переточку абразивных дисков, что снижает долговечность инструмента.

Невозможность одновременной обработки боковых поверхностей и дна паза также является существенным недостатком способа.

Кроме того, при обработке трудношлифуемых, склонных к прижогам материалов, приходится снижать режимы обработки, что приводит к снижению производительности.

Известен способ абразивной обработки пазов и устройство, реализующее его, предназначенное для крепления шлифовальных кругов на шпинделе станка, содержащее установленные на нем с возможностью осевого перемещения два диска, взаимодействующих посредством упругих элементов с регулировочным узлом, выполненным в виде резьбового соединения и распорного элемента, при этом упомянутые диски выполнены упругими, а распорный элемент выполнен в виде кольца с двусторонними буртами, предназначенными для взаимодействия с торцовыми поверхностями дисков, при этом упругие элементы размещены между распорным элементом и дисками [2].

Недостатками известного способа являются небольшой диапазон регулировки ширины дисков при ее восстановлении и невозможность одновременной обработки боковых поверхностей и дна паза.

Кроме того, при обработке трудношлифуемых, склонных к прижогам материалов, для снижения температуры шлифования приходится уменьшать режимы обработки, что приводит к снижению производительности.

Задача изобретения - увеличение производительности обработки пазов и других поверхностей деталей из трудношлифуемых материалов и срока службы инструмента, расширение его технологических возможностей путем повышения жесткости и точности конструкции инструмента и использования прерывистости контакта инструмента с деталью.

Это достигается с помощью предлагаемого способа абразивной обработки пазов и других поверхностей, при котором устройству для крепления шлифовального круга сообщают вращение и перемещение относительно обрабатываемого изделия, причем используют шлифовальный круг, состоящий из двух дисков, один из которых имеет возможность осевого перемещения относительно другого, а шлифовальный круг используют в виде полувитков, расположенных на периферии дисков из условия закрепления их концов на разных дисках с образованием многозаходной винтовой прерывистой режущей поверхности, причем устройству для крепления шлифовального круга сообщают вращение и перемещение относительно обрабатываемого изделия.

Кроме того, полувитки шлифовального круга выполнены в виде кольцеобразного корпуса с закрепленным на нем абразивным слоем таким образом, что шлифовальный круг работает как периферией, так и торцами.

На фиг.1 показан общий вид устройства для крепления шлифовальных кругов для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - вид по А на фиг.1; на фиг.3 - продольный разрез по Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - разрез по В-В на фиг.2; на фиг. 5 - разрез по Г-Г на фиг. 2, вариант конструкции корпуса с абразивным слоем.

Способ абразивной обработки пазов и других поверхностей заключается в том, что используют устройство для крепления шлифовального круга, которому сообщают вращение и перемещение относительно обрабатываемого изделия.

Устройство для крепления шлифовального круга содержит размещенную на шпинделе 1 ступицу 2, на которой закреплены два диска 3 и 4. Диск 4 неподвижно закреплен на ступице 2 с помощью винтов 5. Диск 3 установлен на ступице 2 с возможностью осевого перемещения и взаимодействует посредством распорных 6 и регулировочных 7 винтов с диском 4.

На периферии дисков 3 и 4 закреплены полувитки шлифовального круга 8, выполненного в виде кольцеобразного корпуса 9 с закрепленным на нем абразивным слоем 10. Вообще, корпус 9 шлифовального круга 8 представляет собой винтовую пружину, сечение витка которой может иметь разнообразный профиль. На корпус 9 наносится абразивный слой 10, например, на металлической связке или на корпусе может быть закреплен проволочно-абразивный инструмент [3]. Причем абразивный слой 10 нанесен на кольцеобразный корпус 9 таким образом, что шлифовальный круг работает как периферией, так и торцами.

Концы полувитков кольцеобразного шлифовального круга 8, центральный угол дуги которых составляет 180^o, закреплены на разных дисках 3 и 4 с образованием многозаходной винтовой режущей поверхности. Закрепление осуществляется с помощью винтов 11 и штифтов 12, запрессованных в диски 3 и 4 по посадке H7/s7.

Кроме того, корпус 9 закреплен на дисках 3 и 4 таким образом, что шлифовальный круг работает как периферией, так и торцами.

В процессе обработки боковых поверхностей и дна пазов происходит более интенсивный износ абразивного слоя по периферии шлифовальных кругов 8, имеющих первоначальную ширину В_п.

Это явление создает необходимость регулировки рабочих элементов шлифовальных кругов 8 для повышения долговечности устройства с сохранением точности регулировки и обработки.

При ввертывании распорных винтов 6 в подвижный диск 3 первоначальная ширина В_п шлифовальных кругов восстанавливается, причем перед ввертыванием распорных винтов 6 необходимо отпустить (вывернуть) регулировочные винты 7. При увеличении ширины В_п шлифовальных кругов подвижный диск 3 проворачивается на некоторый угол относительно продольной оси, с этой целью на диске 3 выполнены пазы 13 под неподвижные регулировочные винты 7. После настройки круга на необходимую ширину регулировочные винты 7 затягиваются.

Такое восстановление ширины В_п шлифовальных кругов возможно благодаря особенности их конструкции, корпус 9 которых представляет собой упругую винтовую цилиндрическую пружину.

Предлагаемый способ и устройство для его реализации с успехом могут быть применены 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 выполнения устройства для крепления шлифовального круга способ позволяет расширить технологические возможности, способствует более равномерной компенсации износа абразивного слоя и восстановлению номинального размера, соответствующего размеру обрабатываемого паза.

Предлагаемый способ и устройство его реализации обеспечивают бегущий винтовой контакт. 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 [4]. 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 В_п, захватываемая устройством, в несколько раз больше, чем ширина В_ш шлифовального круга. Это повышает эффективность обработки по предлагаемому способу и реализуется принцип неповторяемости следа. Как известно, малая часть абразивных зерен, находящаяся на периферии, принимает участие в резании и является действительно режущей. Большая часть абразивных зерен попадает в ранее прорезанные риски-царапины, утопленные 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.

Предлагаемый способ и устройство, реализующее его, могут 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.

Предлагаемый способ и устройство для крепления шлифовальных кругов с винтовой периферийной режущей поверхностью, реализующее его, позволяют совместить достоинства прерывистого шлифования с обычным традиционным - сплошным кругом.

Пример. Проводили обработку наружного паза на корпусе гидроцилиндра методом поперечной подачи на круглошлифовальном станке мод. 3А151. Материал обрабатываемой заготовки - сталь 45 ГОСТ 1050-74, НВ 260, диаметр дна паза - 130 мм, глубина - 6 мм, ширина - 10 мм, режущий инструмент - устройство для крепления шлифовального круга с винтовой периферийной режущей поверхностью D=400 мм, В=10 мм, 24А 25П С2 5 К8 А. Режимы обработки: скорость заготовки - 40,8 м/мин (100 об/мин), скорость вращения инструмента - 31,4 м/с, частота вращения инструмента - 1500 об/мин, поперечная подача круга - 0,006 мм/об.

Охлаждающая жидкость - эмульсия. Абразивная обработка по предлагаемому способу шлифования позволила в 1,5 раза увеличить поперечную подачу, при котором получена качественная обработанная поверхность требуемой шероховатости (R_a= 0,63 мкм) без дефектов, прижогов и микротрещин. Давление в зоне резания снизилось в 1,5 раза.

Затраченное на обработку время Т_o=0,9 мин по сравнению с Т_о=2,75 мин при обработке обычным кругом (с предварительной прорезкой паза резцом) позволяет судить о том, что предлагаемый способ повышает производительность в 3 раза благодаря преимуществам шлифования с бегущим по винтовой поверхности контактом при непрерывном процессе.

Использование бегущей по винтовой поверхности зоны резания позволяет ужесточить режимы резания, повысить виброустойчивость и снизить теплонапряженность шлифования.

Производственные испытания показали, что устройство, работающее по предлагаемому способу, имеет период бесприжоговой работы в 1,5...2 и более раз выше, чем традиционные круги, при этом показатели износостойкости находятся на одном уровне. Применение предлагаемого способа и устройства позволяет увеличить производительность с одновременным улучшением качества (улучшение шероховатости на 1...2 класса) за счет повышения режимов обработки благодаря колебанию зоны резания и увеличению жесткости конструкции. При этом расход абразивного инструмента снижается на 25-30%.

Источники информации, принятые во внимание

1. Авт.св. СССР 420442, МКИ В 24 В 45/00. Устройство для крепления шлифовальных кругов. К.Г. Бойков. Заявка 1166260/25-8, заявл. 26.06.67, опубл. 23.08.74. Бюл. 11 - аналог.

2. Авт. св. СССР 638455, МКИ В 24 В 45/00. Устройство для крепления шлифовальных кругов. В. И. Супруненко и др. Заявка 2501194/25-08, заявл. 01.07.77, опубл. 25.12.78. Бюл. 47 - прототип.

3. Авт.св. СССР 960002, МКИ В 24 D 5/06. Шлифовальный круг. Н.П. Маков. Заявка 3004758/25-08, заявл. 17.11.80, опубл. 23.09.82. Бюл. 35.

4. Ермаков Ю. М. , Степанов Ю.С. Современные способы эффективной абразивной обработки. - М.: ВНИИТЭМР, -1992. - 64 с.