способ восстановления рабочего размера алмазно-абразивного инструмента с локальным контактом

Формула изобретения

Способ восстановления рабочего размера алмазно-абразивного инструмента с локальным контактом в виде лепесткового круга, установленного с помощью расположенных с торцов косых шайб под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси его вращения, и состоящего из зажатого с помощью двух фланцев с образованием радиальных волн пакета лепестков, которые изготовлены путем склеивания в торец полос двусторонней алмазно-абразивной шлифовальной шкурки шириной менее радиуса, но более половины радиуса лепесткового круга, и длиной, равной длине его окружности, с образованием обечаек и разворачивания внутрь одного из торцов каждой обечайки с образованием радиальных волн, характеризующийся тем, что осуществляют восстановление наружного диаметра лепесткового круга по мере износа лепестков путем выдвижения последних в радиальном направлении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению к механической обработке металлов и может быть использовано при шлифовании и полировании поверхностей деталей при их безразмерной окончательной обработке лепестковыми кругами.

Известны способы восстановления рабочего наружного размера алмазно-абразивного инструмента, основанные на регулировании отдельных частей инструмента, реализованные, например, в конструкциях шлифовальных кругов [1, 2, 3]. Известные способы регулирования наружного размера имеют ряд недостатков: невысокая жесткость конструкций инструментов, невысокая точность установки абразивонесущих элементов при регулировке, влекущая за собой увеличенный расход снимаемого слоя абразива при правке, и не решают проблему уменьшения прижогов и улучшения качества шлифуемой поверхности в случае обработки вязких, закаленных трудношлифуемых сталей и др.

Известен способ восстановления (регулирования) наружного диаметра шлифовального круга с аксиальным смещением периферийного режущего слоя в направлении продольной подачи, заключающийся в том, что изношенные абразивные сегменты, из которых состоит круг, удаляют и на их место передвигают соседние и т.д., а на освободившееся место ставят новые сегменты, имеющие начальную высоту [4]. Этот способ имеет те же недостатки, что и предыдущий: невысокая жесткость и сложность конструкции, невысокая точность установки абразивонесущих элементов при регулировке, влекущая за собой увеличенный расход снимаемого слоя абразива при правке.

Известен способ восстановления рабочего размера алмазно-абразивного инструмента на пластически деформируемой связке после нагрева, который отличается от известных тем, что восстановление рабочего размера производят путем горячего прессования в замкнутом пространстве, которое образуется корпусом инструмента, двумя мастер-контршаблонами к нему и пуансоном-шаблоном [5]. Размеры и формы пуансон-шаблона должны обеспечивать воздействие на алмазно-абразивный слой.

Недостатками известного способа являются: ограниченное применение только для инструментов на пластически деформируемой связке, способ требует специальной оснастки и оборудования для нагрева алмазно-абразивного слоя, что удорожает процесс восстановления.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа восстановления рабочего размера алмазно-абразивного инструмента за счет радиального выдвижения лепестков, из которых состоит инструмент, имеющих форму круга с радиальными волнами, а также за счет локализации контакта, который является осциллирующим и бегущим благодаря установки инструмента под углом к оси вращения, увеличение осевой жесткости благодаря использованию абразивных лепестков, позволяющей повышать режимы резания, а также экономное расходование абразивного материала и удешевление процесса обработки и изготовления инструмента.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа восстановления рабочего размера алмазно-абразивного инструмента с локальным контактом в виде лепесткового круга, установленного с помощью расположенных с торцов косых шайб под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси его вращения, и состоящего из зажатого с помощью двух фланцев с образованием радиальных волн пакета лепестков, которые изготовлены путем склеивания в торец полос двусторонней алмазно-абразивной шлифовальной шкурки шириной менее радиуса, но более половины радиуса лепесткового круга, и длиной, равной длине его окружности, с образованием обечаек и разворачивания внутрь одного из торцов каждой обечайки с образованием радиальных волн, характеризующийся тем, что осуществляют восстановление наружного диаметра лепесткового круга по мере износа лепестков путем выдвижения последних в радиальном направлении.

Особенности способа поясняются чертежами.

На фиг.1 изображена конструкция лепесткового круга с локальным контактом, позволяющая восстанавливать рабочий размер, частичный продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - полоса из двусторонней шлифовальной шкурки, заготовка для изготовления лепестка; на фиг.4 - обечайка, изготовленная из полосы (фиг.3), полуфабрикат лепестка; на фиг.5 - новый, неизношенный лепесток с симметричным расположением радиальных внутренних волн относительно плоскости лепестка; на фиг.6 - вид Б на фиг.5; на фиг.7 - элемент В на фиг.1; на фиг.8 - элемент В через пол-оборота инструмента относительно фиг.7; на фиг.9 - максимально изношенный лепесток; на фиг.10 - вид Б' на фиг.9.

Предлагаемый способ восстановления рабочего размера алмазно-абразивного инструмента рассмотрим на примере лепесткового круга 1.

Лепестковый круг 1 имеет периферийную алмазно-абразивную рабочую режущую часть с аксиальным смещением благодаря установке круга под углом к плоскости, перпендикулярной продольной оси, на шпинделе 2 с помощью косых шайб 3, расположенных с торцов, и закрепленного гайкой 4.

Алмазно-абразивный круг 1 выполнен в виде сборного лепесткового круга и состоит из лепестков 5. Лепестки 5 изготавливают из полос двусторонней шлифовальной шкурки (фиг.3) шириной h менее радиуса, но более половины радиуса R круга, т.е. R>h>R/2 и длиной D, равной длине его окружности. Из полос склеивают обечайки (фиг.4), предварительно подготовив полосы к склеиванию внахлест путем разделки меньших торцов с удалением шлифматериала с обоих концов ленты на участке под шов. Затем один из торцов обечайки разворачивают вовнутрь с образованием радиальных волн. На фиг.5 и 6 показан новый, неизношенный лепесток с симметричным расположением радиальных внутренних волн относительно плоскости лепестка. Разворот обечаек вовнутрь легко сделать, если использовать специальные фланцы 6, которые позволяют формировать пакет лепестков с образованием двусторонних радиальных волн 7 и которые используем в предлагаемом инструменте для крепления пакета лепестков. По мере износа лепестков их выдвигают в радиальном направлении, восстанавливая наружный диаметр D. Такая конструкция лепестков позволяет постоянно восстанавливать наружный диаметр быстро изнашиваемого лепесткового алмазно-абразивного инструмента и полностью использовать дорогостоящий алмазно-абразивный материал (см. фиг.9-10).

При восстановлении наружного диаметра D лепестков 5 надо иметь в виду, чтобы d₅ внутренний диаметр лепестков не оказался больше наружного диаметра d ₆ зажимных фланцев 6, в противном случае лепестки не будут зажаты.

Благодаря волнистой форме внутренней поверхности лепестков алмазно-абразивного круга жесткость его выше, чем у традиционных лепестковых кругов, тем основное силовое воздействие на обрабатываемую поверхность можно осуществлять больше и интенсивнее вести обработку благодаря прогибам периферийных частей лепестков (см. фиг.7-8). Прогибы влево (см. фиг.7) и вправо (см. фиг.8) провоцируются установкой круга под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения.

Таким образом, локальный бегущий контакт, использованный в конструкции круга, способствует более интенсивной обработке и снижению теплонапряженности процесса.

В связи со сказанным в процессе полирования удается снимать большие припуски (например, до 0,3 мм) при применении крупнозернистых абразивных шкурок (зернистостью 16-80) и высоких скоростях резания (65-70 м/с). Этот процесс фактически является разновидностью шлифования и эффективен для подготовки поверхностей к чистовому полированию и перед металлопокрытием.

Чистовое полирование лепестковым кругом с локальным контактом предназначено для снижения параметра шероховатости поверхности (до Ra=0,1...0,8 мкм). Наибольший эффект применения осциллирующего полирования достигается при декоративной отделке и чистовой обработке фасонных поверхностей, например полирование цилиндрических и конических поверхностей, обработке пресс-форм, штампов и др., полирование криволинейных поверхностей автомобильных кузовов, холодильников и др. под окраску.

Полирование выполняется в основном по одной схеме резания, которая основана на применении высоких скоростей резания (35...40 м/с), приближающихся к высокоскоростному шлифованию. Наиболее применимы для рассматриваемого инструмента лепестки из шкурки из электрокорунда и карбида кремния на тканиевой и бумажной основе зернистостью 8-М40, а также алмазные и эльборовые шкурки зернистостью 12-М3 на эластичной связке, при этом последние отличаются большой стойкостью.

Для инструмента из водостойких алмазно-абразивных шкурок при обработке деталей из стали и чугуна в качестве охлаждающей жидкости применяют эмульсию; из неводостойких шкурок - минеральные масла.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность использования полировального инструмента, имеющего возможность восстанавливать наружный диаметр и позволяющего вести обработку с использованием всей периферийной рабочей части инструмента с сохранением преимуществ процесса прерывистого шлифования.

Пример. На модернизированном станке мод. 16К20Т1 полировали заготовку в виде вала диаметром 20 мм из стали 45 в нормализованном состоянии. Модернизация заключалась в установлении на поперечный суппорт устройства с инструментом наружным диаметром 250 мм и индивидуальным приводом.

Лепестки изготовляли из водостойкой двусторонней тканевой эльборной (эльборовый шлифпорошок ЛО 50/40, ОСТ 2 МТ79-2-88) шлифовальной шкурки зернистостью 50/40, изготовленной по ТУ 2-036-0224450-014-89 электростатическим способом в виде шлифовальной бабины шириной 100 мм и длиной до 100 пог. м, связка - смола СФЖ-3039, основа - ткань шифон. Ленту резали на полосы в размер 100×805 мм и склеивали внахлест в обечайки, предварительно разделав меньшие торцы с удалением шлифматериала с обоих концов ленты на участке под шов шириной 10 мм. Лепестковый круг составлен из 15 лепестков.

Индивидуальный электропривод вращает лепестковый круг с окружной скоростью 32,5 м/с (2500 мин^-1). Линейная скорость вращения заготовки 0,05 м/с (50 мин^-1). В зону обработки подавали СОЖ в виде 5% раствора эмульсии. Угол наклона лепесткового круга составлял =1°12^'. Заданная шероховатость Ra 0,32 мкм. По мере износа лепестков осуществляли восстановление наружного диаметра лепесткового круга путем выдвижения последних в радиальном направлении.

Способ и инструмент позволили повысить производительность процесса 2,1 раза за счет простоты и быстроты восстановления рабочего размера и сократить расход абразива на 32%.

Способ расширяет технологические возможности восстановления рабочего размера, сохраняя постоянство первоначально принятой скорости обработки, а более жесткая конструкция инструмента и установка алмазно-абразивных лепестков под углом к оси вращения позволяет увеличить режимы резания, а это повышает в 2...2,5 раза производительность обработки, улучшает качество и шероховатость обрабатываемой поверхности.

Предлагаемый способ восстановления наружного диаметра инструмента позволяет вести обработку с использованием всей периферийной рабочей части его с сохранением преимуществ процесса прерывистого шлифования и минимальными отходами неиспользованного абразива. Способ прост в осуществлении, а инструмент несложен по конструкции и надежен в эксплуатации, при этом расход абразивного инструмента снижается на 30...35%.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР №776907, кл. В 24 D 5/06, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР №1220765, кл. В 24 D 5/06, 1986.

3. Авторское свидетельство СССР №1242343, кл. В 24 D 5/06, 1986.

4. Патент РФ №2073598, МКИ В 24 D 5/06. Шлифовальный круг. Степанов Ю.С., Афанасьев Б.И. Заявка №95102414/08, 23.02.1995, 20.02.1997. Бюл. №5.

5. Авторское свидетельство СССР №214342, МКИ В 24 D 5/04. Способ восстановления рабочего размера алмазно-абразивного инструмента. Ковалев С.Н. и др. 1055448/25-8. 14.02.1966; 20.03.1968. Бюл. №11.