способ шлифохонингования

Формула изобретения

1. Способ шлифохонингования тел вращения, включающий сообщение вращательных движений и движения подачи вдоль обрабатываемой поверхности заготовке и шлифохонинговальной головке, имеющей шлифовальный круг с аксиальным смещением режущего слоя в направлении рабочей подачи и диск с абразивными хонинговальными брусками, шарнирно закрепленными на нем с возможностью радиального разжима и обката в круговом направлении по обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что используют шлифохонинговальную головку с двумя коаксиальными и соосными валами, на полом из которых жестко установлен шлифовальный круг под углом аксиального смещения к плоскости, перпендикулярной оси ее вращения, а на сферической шейке центрального из валов подвижно установлен с возможностью осцилляции диск с хонинговальными брусками посредством сопряженной с упомянутой шейкой планшайбы, торец которой предназначен для контакта с торцовым кулачковым механизмом осцилляции, являющимся планшайбой шлифовального круга, причем диск расположен симметрично относительно центра сферы шейки на двойном упорном подшипнике качения с возможностью вращения относительно шейки, а хонинговальные бруски связаны друг с другом с двух торцов гибкими кольцами для ограничения свободного и произвольного поворота хонинговальных брусков в шарнире, при этом осуществляют регулирование частоты осцилляции диска с хонинговальными брусками путем регулирования частоты вращения центрального вала независимо от частоты вращения полого вала со шлифовальным кругом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют ступенчатое регулирование величины амплитуды осцилляции диска с хонинговальными брусками в зависимости от угла наклона шлифовального круга с помощью набора косых шайб.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при шлифовании и хонинговании труднообрабатываемых материалов, в частности, на круглошлифовальных станках, станках с ЧПУ, гибких производственных модулях для финишных операций.

Известен способ шлифования, который осуществляют двумя шлифовальными кругами с одинаковыми диаметрами [1]. Последние располагают на коаксиальных соосных валах и сообщают им вращение в противоположных направлениях и движение подачи. Заготовке сообщают возвратно-поступательное перемещение относительно кругов. Первый круг устанавливают жестко на полом валу под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения. Второму кругу сообщают осцилляцию, для чего его устанавливают на сферической шейке центрального вала с помощью сопряженной с последней планшайбы. Торец упомянутой планшайбы предназначен для контакта с торцовым кулачковым механизмом осцилляции, который является планшайбой первого круга. Наружную периферийную поверхность второго круга заправляют по сфере и располагают симметрично относительно центра сферы шейки.

Существенным недостатком известного способа является неэффективная работа второго сферического круга по причине малой площади контакта с обрабатываемой поверхностью (теоретически контактом сферической абразивной поверхности круга с обрабатываемой поверхностью является точка), что снижает производительность и качество обработки.

Наиболее близким аналогом предлагаемому способу является способ комбинированной квазипрерывистой чистовой обработки, при котором обработку ведут шлифовальным кругом и диском с абразивными разжимными в радиальном направлении брусками [2].

Недостатками известного способа являются: невозможность регулирования частоты продольного возвратно-поступательного осциллирующего движения брусков, которое назначается в зависимости от режущих свойств абразивного материала, что снижает долговечность инструмента и производительность обработки, кроме того, находясь в свободном состоянии, абразивные бруски занимают произвольное положение, и при соприкосновении с обрабатываемой поверхностью происходит удар, который ведет к возникновению вибраций, к сколу и выкрашиванию абразива, а также может повредить обрабатываемую поверхность. Все это снижает качество и производительность обработки.

Задача изобретения - возможность регулирования частоты продольного возвратно-поступательного осциллирующего движения хонинговальных брусков независимо от частоты вращения круга при установлении оптимальных режимов резания, а также повышение производительности и качества обработки.

Поставленная задача решается предлагаемым способом шлифохонингования тел вращения, включающем сообщение вращательных движений и движения подачи вдоль обрабатываемой поверхности заготовке и шлифохонинговальной головке, имеющей шлифовальный круг с аксиальным смещением режущего слоя в направлении рабочей подачи и диск с абразивными хонинговальными брусками, шарнирно закрепленными на нем с возможностью радиального разжима и обката в круговом направлении по обрабатываемой поверхности, при этом используют шлифохонинговальную головку с двумя коаксиальными и соосными валами, на полом из которых жестко установлен шлифовальный круг под углом аксиального смещения к плоскости, перпендикулярной оси ее вращения, а на сферической шейке центрального из валов подвижно установлен с возможностью осцилляции диск с хонинговальными брусками посредством сопряженной с упомянутой шейкой планшайбы, торец которой предназначен для контакта с торцовым кулачковым механизмом осцилляции, являющимся планшайбой шлифовального круга, причем диск расположен симметрично относительно центра сферы шейки на двойном упорном подшипнике качения с возможностью вращения относительно шейки, а хонинговальные бруски связаны друг с другом с двух торцов гибкими кольцами для ограничения свободного и произвольного поворота хонинговальных брусков в шарнире, при этом осуществляют регулирование частоты осцилляции диска с хонинговальными брусками путем регулирования частоты вращения центрального вала независимо от частоты вращения полого вала с шлифовальным кругом.

Кроме того, осуществляют ступенчатое регулирование величины амплитуды осцилляции диска с хонинговальными брусками в зависимости от угла наклона шлифовального круга с помощью набора косых шайб.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показана шлифохонинговальная головка для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1.

Предлагаемый способ шлифохонингования предназначен для комбинированной одновременной черновой (шлифованием) и чистовой (хо-нингованием) обработки тел вращения, при котором заготовке и шлифохонинговальной головке сообщают вращательные движения и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности. Способ также применим для обработки плоских поверхностей на модернизированных плоскошлифовальных станках периферией шлифохонинговальной головки.

Шлифохонинговальная головка, используемая для реализации предлагаемого способа, состоит из шлифовального круга 1 с аксиальным смещением в направлении продольной рабочей подачи режущего слоя и диска 2, имеющего в качестве рабочих элементов абразивные раздвижные в радиальном направлении хонинговальные бруски 3.

Шлифовальный круг 1 и диск 2 с хонинговальными брусками 3 располагают на коаксиальных соосных валах 4 и 5, причем круг 1 устанавливают жестко на полом валу 4 под углом аксиального смещения к плоскости, перпендикулярной оси вращения, а диск 2 - на центральном валу 5.

С целью сообщения диску 2 осциллирующих движений в продольном направлении его подвижно устанавливают на сферической шейке 6 центрального вала 5 с помощью сопряженных с последней планшайбы 7, через шарики 8 и двойной упорный подшипник качения 9, при этом диск 2 располагают симметрично относительно центра сферы шейки 6.

Большой торец планшайбы 7 предназначен для контакта с торцовым кулачковым механизмом осцилляции 10, который состоит из шариков и планшайбы 11 круга 1.

На диске 2 хонинговальные бруски 3 закреплены шарнирно с возможностью радиального разжима и связаны друг с другом с двух торцов гибкими кольцами 12, ограничивающими свободный и произвольный поворот брусков в шарнире. При этом абразивные бруски занимают определенное положение, а именно рабочая поверхность брусков всегда будет параллельна обрабатываемой поверхности, и при соприкосновении брусков с ней не происходит удара, не повреждается обрабатываемая поверхность; не возникают вибрации, отсутствуют сколы и не наблюдается выкрашивание абразива. Все это повышает качество и производительность обработки.

Шарнирное крепление брусков 3 может быть осуществлено известными способами, например, с помощью винта 13 со сферическим торцом головки и пружины 14.

Ступенчатое регулирование угла наклона круга 1 осуществляется с помощью набора косых шайб 15, торцы которых выполнены под разными углами.

С изменением угла наклона круга, а следовательно, и угла наклона торца планшайбы 11 механизма осцилляции, изменяется величина амплитуды A_x продольного колебательного движения хонинговальных брусков, которая влияет на производительность и качество обработки, т.е. регулирование величины амплитуды осциллирующего колебательного движения осуществляется ступенчато с помощью косых шайб 15.

Регулирование частоты осцилляции хонинговальных брусков 3 осуществляют частотой вращения центрального вала 5 независимо от частоты вращения шлифовального круга 1. Т.к. коаксиальные валы 4 и 5 имеют независимые приводы, то можно устанавливать движения их как разнонаправленные, так и в одном направлении. Это расширяет технологические возможности способа.

Особенности обработки по предлагаемому способу заключаются в следующем. Благодаря аксиально-смещенному режущему слою шлифовального круга для некоторых поперечных сечений заготовки наблюдается прерывистое шлифование, которое сопровождается низкой температурой резания по сравнению с традиционным шлифованием, при этом даже при повышенных режимах резания не наблюдаются на обрабатываемой поверхности прижоги и микротрещины.

В целом данная обработка шлифовальным кругом является непрерывным процессом резания, который обеспечивает осцилляцию теплового поля, причем угол наклона круга позволяет увеличить количество абразивных зерен, участвующих в резании.

Вслед за шлифовальным кругом обрабатываемая поверхность подвергается чистовой обработке абразивными хонинговальными брусками, которые имеют возможность радиального перемещения и прижимаются к обрабатываемой поверхности с определенным усилием. Бруски обкатываются по обрабатываемой поверхности, совершая возвратно-поступательные осевые движения с амплитудой А_х, которая зависит от диаметра и угла наклона инструмента.

Благодаря этому на обрабатываемой поверхности абразивными зернами образуются царапины, направление которых перпендикулярно предыдущим, полученным шлифовальным кругом.

Применение предлагаемого способа шлифохонинговальной головкой позволяет вести обработку с использованием всей периферийной рабочей части инструмента с сохранением преимуществ процессов прерывистого шлифования и хонингования.

Производительность предлагаемого способа шлифохонингования повышается в 2-2,5 раза, а шероховатость поверхности - на 1-2 класса по сравнению с традиционным шлифованием. При этом расход абразивного материала снижается на 1/3.

Пример. На внутришлифовальном модернизированном станке мод. 3К228В шлифовали сквозное отверстие диаметром 60Н7(^+0,03) и длиной 60 мм. Модернизация заключалась в установлении коаксиальных соосных шпинделей, один из которых - полый, внутри последнего на подшипниках располагался центральный шпиндель. Каждый шпиндель имел индивидуальный привод и независимое регулирование частоты вращения. Станок оснащен устройством для активного контроля обрабатываемых заготовок. Параметр шероховатости обрабатываемой Ra=0,63 мкм. Припуск на сторону 0,2 мм. Материал заготовки - сталь 45, закаленная, твердость HRC 45. Характеристика шлифовального круга 24А25ПС25К8А, диаметр нового круга 50 мм. Абразивные бруски: материал зерна 63С, зернистость М40, твердость СМ1, связка керамическая, количество брусков - 6, длина брусков - 30 мм, ширина - 16 мм. Обработка проводилась при следующих режимах резания. Частоту вращения шлифовального круга принимали 13000 мин^-1; частота вращения центрального шпинделя с абразивными брусками - 320 мин^-1; при этом скорость продольного перемещения брусков 10 м/мин, а частота осцилляции брусков равна частоте вращения шлифовального круга. Продольная подача была установлена 5390 мм/мин. Поперечная подача - 0,006 мм/дв.ход (в 1,5 раза больше, чем при обычном шлифовании). Охлаждающая жидкость - эмульсия. Угол наклона шлифовального круга к плоскости, перпендикулярной оси вращения - 10°. Амплитуда при этом составляла А_х=8 мм. Радиальное давление хонинговальных брусков составляло 0,05-0,06 МПа. Для обеспечения необходимого качества и размерной точности обработки потребовалось 0,6 мин основного времени, что в два раза быстрее, чем при традиционном шлифовании.

Применение данного способа шлифохонингования позволяет исключить операцию получистового шлифования благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1-2 класса, при этом расход абразивного материала снижается на 1/3.

Источники информации, принятые во внимание

1 Патент РФ 2162398, МКИ 7 В 24 В 1/00, 7/02, 5/12, 45/00. Способ шлифования. Степанов Ю.С., Афанасьев Б.И. Заявка 99108489/02, заявл. 21.04.1999, опубл. 27.01.2001. Бюл. № 3.

2 Патент РФ 2120368, МКИ 6 В 24 В 5/06, 1/00. Способ комбинированной квазипрерывистой обработки. Степанов Ю.С., Афанасьев Б.И. др. Заявка 96116348/02, заявл. 07.08.96, опубл. 20.10.1998. Бюл. № 29 - прототип.