Прерывистый шлифовальный круг

 

Изобретение относится к обработке деталей шлифованием ,в частности, к производству шлифовальных кругов для обработки неметаллических изделий. Целью изобретения является повышение производительности обработки. Рабочая поверхность образована выступами 2 ромбовидной формы, на периферийной и боковых поверхностях которых нанесен в один слой абразив. Выступы 2 образованы пересекающимися впадинами, выполненными с одинаковым шагом, равным или кратным ширине круга. Глубина впадин превышает в 10-20 раз среднюю величину абразивного зерна. Протяженность выступов превышает их ширину в 5-30 раз, причем последняя больше ширины впадин. Одна из половин выступов 2 разделена поперечными впадинами, образующими режущие элементы, протяженность которых возрастает от середины выступа к заборной части в геометрической прогрессии. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

сооз ссжтских

СОЕиЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) (м4 824 D 1700

OllHCAHHE ИЗОБРЯТКНИЯ н а втоюснаеi cIIWElbCTBV

° 1

ГОСУДМ СТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО иэ06Ретениям и ОтнРытиям

ГРИ ГННТ СССР (21) 4239225/25 "08 (22) 29.04.87 (46) 23.07.89. Бюл. N 27 (71) Научно-производственное объединение по абразивам и шлифованию и Северо-Западный заочный политехнический институт (72) В.Н.Ардашников, Б.И.Никулкин, М.Г.Эфрос, А,С.Черкудинов, Г.И.Меркулова, E.Þ.Óðåöêàÿ, А.В.Хегай и Г.Л.Рохавин (53) 621.922.079(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1183357, кл. В 24 D 17/00, 1983. (54) ПРЕРЫВИСТЫЙ ШЛИФОВАЛЬНЬЙ КРУГ (57) Изобретение относится к обработке деталей шлифованием, в частнос2 ти к производству шлифовальных кру гов для обработки неметаллических изделий. Целью изобретения является повышение производительности обработки. Рабочая поверхность образована выступами 2 ромбовидной форьы, на периферийной и боковых поверхностях которых нанесен в один слой абразив. Выступы 2 образованы иерес кающимися впадинами, выполненными с одинаковым шагом, равным или кратным ширине круга. Глубина впадин превышает в 10-20 раэ среднюю величину абразивного зерна. Протяаенность выступов превышает их ширину в 5-30 раз, причем последняя больше ширины впадин. Одна из половин

1495104 выступов 2 разделена поперечными впадинами, образующими режущие элементы, протяженность которых нозрасИзобретение относится к области обработки деталей шлифованием, н частности к производству шлифовальных кругов для обработки резинотехнических изделий, иэделий из дерева и других неметаллов.

Целью изобретения является повышение производительности обработки.

На фиг. 1 показан прерывистый шлифовальный круг прямого профиля, содержащий режущие выступы, образованные трехзаходными пересекающимися канавками правого и левого винтового уклона; на фиг. 2 - то же, развертка периферийной рабочей поверхности круга с дополнительными канавками; на фиг. 3 — то же, нид с торца; на фиг. 4 — конусный круг.

Прерывистый шлифовальный круг содержит токопроводящий корпус 1, выполненный в виде диска, и режущие выступы 2, образованные многозаходными, например 4 — 12-заходными винтовыми пересекающимися углубления- ми в корпусе 1. На периферийной поверхности выступов 2 и на их боковых поверхностях расположены в один слой абразивные зерна 3, скрепленные электролитически осажденным металлом, например никелем. Винтовые углубления 4 — 6 правого и 7 — 9 левого уклона выполнены с одинаковым шагом, равным или кратным ширине Н режущей поверхности круга, а их глубина превышает в 10 — 20. раэ среднюю величину абразивного зерна. При этом режущие выступы 2 имеют ромбовидную форму и вытянуты н окружном направлении. Протяженность выступов превышает их ширину в 5-30 раз. Ширина bg средней части режущих выступов 2 в направлении, параллельном оси вращения круга, превьппает, например, н, 2 раза ширину b углублений. Режущие выступы расположены на рабочей поверхности круга в шахматном порядке, а угловой шаг (p (фиг. 3) между серединой смежных режущих выступов 2 н окружном направлении выполнен в диапазоне в 1,5-2 раза меньшем отношетает от середины вь1ступа к заборной части в геометрической прогрессии.

4 э.п. ф-лы, 4 ил.

10 ния частоты вращения круга, допускаемой прочностью абразивного круга и абразивного покрытия 3, к собственной частоте f круга на шпинделе, например с угловым шагом Я = 60

Режущие ныс тупы 2 ромбовидной формы, образованные пересекающимися многозаходными винтовыми углубениями с одинаковым шагом, равным кпи кратным ширине рабочей поверхности, н расположенные в шахматном порядке с одинаковым угловым шагом ср, обеспечинают равномерное распределение массы круга в окружном и осевом нап" ранлениях и статическую уравновешенность круга. Причем угловой шаг ( между серединой смежных режущих выступов 2 в диапазоне меньшем в 1,5-2 раза отношения частоты g вращения круга, допускаемой прочностью удержания абразивного покрытия 3 на ра бочей поверхности круга, к собственной частоте f круга на шпинделе, обеспечивает в процессе шлифования изменения силы в контакте круга и изделия и колебания поверхностного слоя материала, например эластичного иэделия с частотой Ы, превьппающей в 1-1,4 раза собственную частоту f с круга, затухание переходных

40 вибраций круга и полное подавление автоколебаний. Таким образом, создается виброустойчивый режущий профиль рабочей поверхности прерывистого круга.

45 Винтовые канавки 4 — 9 с глубиной, которая превышает в 10"20 раэ среднюю величину абразивного зерна, обеспечивают возможность размещения абразивных зерен на боковых поверхностях выступов, за счет чего создается дополнительный виброустойчивый профиль режущих поверхностей инструмента, кроме того, такие углубления обеспечивают удаление отходов шлифования иэ межэернового пространства.

Пример. Корпус прерывистого шлифонального круга (фиг. 1 - 3) выполнен в виде диска диаметром D

1495104

200 мм, высотой Н = 27 мм из конструкционной стали или может быть выполнен из другого токолроводящего материала. На рабочей поверхности диска 1 выполнены трехзаходные и пересекающиеся под одинаковым углом углубления с правым и левым винтовым уклоном с одинаковым шагом, равным ширине Н рабочей поверхности круга.

Начало углублений (фиг. 2 и 3) со о стороны торцов диска смещено на 120 .

Причем начало канавок правого и левого винтового уклона совмещено на торце круга. Ширина углублений 3 мм, глубина 4 мм. При этом ширина выступов 2 в средней их части равна

6 мм и и кромки выступов закруглены под радиусом R 1 — 1,5 мм. Пересекающиеся винтовые канавки 4 — 9 образуют режущие выступы 2 в виде совмещенных тыльной стороной и вытянутых в окружном направлении клиновых элементов, длина которых превышает в 30 раз ширину в средней части выступов. Выступы 2 расположены в шахматном порядке с угловым шагом о (= 60 между их серединой,а их закругленные режущие кромки расположены по спирали с правым и .левым уклоном. На металлической рабочей поверхности выступов 2 диска 1 со стороны периферии, на закругленных режущих кромках периферии и на боковых поверхностях винтовых углублений расположены в один слой абразивные зерна из электрокорундового материала марки 24А зернистостью 25-40, которые скреплены электролитически осажденным слоем никеля. Абразивные зерна 3 на боконых поверхностях выступов 2 расположены со смещением на 2 мм от периферийной режущей поверхности.

Прерывистый шлифовальный круг (фиг. 2 и 3) содержит на заборной части клинового выступа 2 дополнительные канавки 10 — 12, расположенные перпендикулярно плоскости вращения круга, образующие внутри углового шага ср режущие элементы 13 — 15 ! переменной 1 протяженности, монотон1 но возрастающей от середины выступа к заборной части в геометрической прогрессии. При этом протяженность

1 режущих элементов 13 — 15 воэрас1 тает по зависимости

ЭО

m где — — знаменатель геометрической и прогрессии, m u n - натуральные числа.

Например, при m = 3 и n = 4 протяженность режущих элементов 1; = 1,э =

20мм; 1, =1 4= 27мм; 1

1f5 = 36 мм. Ширина поперечных канавок, расположенных с угловым шагом (, может превышать в 2-3 раза (фиг ° 2) ширину канавок 11 и 12.

Канавки 10 — 12 создают дополнительные режущие кромки на выступах 2 и прерывистость боковых режущих кромок выступов 2 на заборной части и обеспечивают сокращение длины стружки, например, из эластичного материала, эа счет чего улучшается удаление отходов из зоны шлифонания и снижается количество тепла, выделяемого при шлифовании. При этом режущие элементы 13 — 15 переменной протяженности обеспечивают также переменную продолжительность трения и колебания поверхностного слоя материала изделия и круга малой амплитуды с широким набором частот вибраций, каждая иэ которых превышает в несколько раз собственную частоту колебаний круга на шпинделе, введенного н контакт с изделием из материалов, которые могут иметь различный модуль упругости.

На фиг. 4 показан прерывистый конусный шлифовальный круг, содержащий корпус 1, выполненный в виде диска с конусной рабочей поверхностью, на которой образованы режущие выступы 2 в виде совмещенных тыльной стороной клиновых элементов с выполненными по спирали режущими кромками. Режущие выступы 2 выполнены на ширине Н рабочей поверхности и несут на периферии и на боковых поверхностях в углублениях абразивное покрытие. Выступы 2 образованы трехзаходными пересекающимися канавками с правым и левым винтовым уклоном и расположены в шахматном порядке с угловым шао гом (р = 60 н окружном направлении.

На заборной части клинового выступа 2 выполнены дополнительные канавки, расположенные перпендикулярно плоскости вращения круга, которые образуют режущие элементы переменной протяженности, возрастающей по геометрической прогрессии от середины к вершине забойной части клинового выступа в окружном направлении.

1495104

Форма режущих выступов и их расположение относительно плоскости вращения круга выполнено аналогочно кругу прямого профиля (фиг. 2 и 3). Конусный прерывистый шлифовальный круг (фиг. 4) обеспечивает переменную в диапазоне 5-8 м/с скорость резания по ширине Н рабочей поверхности, за счет чего стабилизируются динамические характеристики силы резания и расширяется область устойчивости процесса шлифования эластичных материалов, и может быть использован при многокруговам шлифовании профильной поверхности изделия из эластичного материала.

15

Прерывистый шлифовальный круг работает следующим образом. 20

Кругу сообщают вращение с рабочей частотой Ы и окружной скороP стью Ч, а изделию, например, иэ резины, дерева, — продольную подачу со скоростью Чц, например (2

2000 — 4000 об/мин, V„ 10—

35 м/с; V > = 1 — 10 м/мин. Рабочую поверхность круга сближают с обрабатываемой поверхностью изделия.

Между кругом и изделием создают дав- ЗР ление, например, с усилием прижима круга 10 кгс и площадку контакта длиной L н направлении вектора скорости подачи, которая превышает в несколько раэ ширину канавок на круге, например L = 20 мм, При этом возникает контактная деформация материала иэделия под воздействием режущих выступов 2 клиновой формы и упругая деформация поверхностного слоя мате- 40 риала, которая носит волновой характер вследствие переменного давления на участках выступа 2 переменной ширины и наличия впадин на круге. Причем величина давления пРямо пропор- 45 циональна ширине режущего выступа 2, а максимальное давление и напряжение, превьппающее напряжение среза, возникает на участке контакта изделия с вершиной клина и кромках заборной части режущего выступа 2.

В момент продольной подачи изделия со скоростью V„ и вращения прерывистого круга со скоростью Ч„ кромки режущего выступа 2, выполненные с правым и левым винтовым уклоном по спирали, перемещаются в плоскости резания относительно упруго деформированного и срезаемого слоя поверхности изделия нод углом к плоскости вращения круга. При этом в связи с переменной шириной режущего клинового выступа 2 и наличием абразивного покрытия на кромках и боковых поверхностях, а также в связи с пере-, менной площадью контакта создается переменное давление на иэделие и возникают переменные силы трения и резания в плоскости резания в тангенциальном и осевом направлении.

Перекрестное расположение винтовых углублений с правым и левым уклоном по высоте Н круга и переменйая ширина режущей поверхности выступа 2 в окружном направлении с угловым шагом с меньшим в 1,5 — 2 раза отношения частоты Q допускаемой прочностью удержанйя абразивного покрытия 3, к собственной его частоте вызывают изменение силы трения и резания с частотой, превышающей до

1,5 раза собственную частоту круга на шпинделе и равную произведению частоты ы вращения круга н количест360 ва выступов круга 7. = ----. При этом

Ч обеспечивается затухание переходных вибраций, полное подавление автоколебаний круга и поверхностного слоя эластичного материала и устойчивый процесс шлифования при высокой интенсивности съема материала беэ опасения самовозбуждения вибраций и ухудшения качества поверхности.

При выполнении многозаходных пересекающихся углублений шириной Ъ меньшей, например, в 2 раза ширины

Ъ| режущего выступа 2 и расположении выступов 2 в шахматном порядке в процессе шлифования срезается слой материала с полной ширины участка шлифуемого изделия.

В момент контакта вершины заборного участка режущего выступа 2 возникает максимальное удельное давление и напряжение на кромках вершины, превьппающее напряжение среза, и вершина режущего выступа 2, а затем его боковые кромки врезаются в обрабатываемий материал изделия. При этом в связи с левым и npBBblM винтовым уклоном кромок режущих выступов 2, расположенных по спирали и в шахмат. ном порядке, и последующим движением кромок и боковых поверхностей выступов, несущих абразивное покры9 14951 тие, относительно обрабатываемой поверхности в тангенциальном и осевом направлениях (по типу шнеконого транспортера) материал изделия срезает5 ся полной шириной заборной части клина режущих выступов 2 и силы трения и резания возникают в плоскости резания под углом к вектору скорости

Ч„ подачи, за счет чего стабилизи- 10 руется процесс шлифования.

В процессе шлифования кругом с режущими выступами 2, образованными двухзаходными пересекающимися винтовыми канавками, давление и силы 15 трения и резания в контакте режущих выступов 2 с изделием изменяются четыре раза в течение полного оборота круга, а при обработке кругом с трехзаходными пересекающимися винто- 20 выми канавками (фиг. 2) — шесть раэ.

При этом периодическое изменение давления и перекрестное направление среза материала под углом к вектору скорости Ч„ резания и скорости Чц подачи подавляют автоколебания и формируют перекрестные шлифовочные риски и равномерную микрогеометрию шероховатости с однотонным внешним видом при высокой интенсивности съема мате- 30 риала. Причем вторая половина участка клинового режущего выступа 2 уменьшающейся ширины с абразивным покрытием 3 в контакте с поверхностью эластичного материала срезает и снижает микронеровности шероховатости на обрабатываемой поверхности.

В процессе шлифования эластичного материала прерывистым кругом (фиг. 2 — 4), на режущих выступах 2 40 которого выполнены дополнительные канавки lO — 12 и образованы на заборной части выступа режущие элементы переменной протяженности, в резании участвуют дополнительные ре- 45 жущие кромки выступа 2, уменьшается длина стружки, происходит ее дробление и облегчается отделение срезаемой стружки от основного материала иэделия °

Переменная протяженность режущих элементов заборной части выступа 2, изменяющаяся монотонно в геометрической прогрессии в окружном направ- лении, вызывает изменение сил резания и трения с периодически уменьшающимся периодом и колебания поверхностного слоя материала и круга с, широким набором частот колебаний

04 10

r.,ó, превышающих собственную частоту f шлифовального круга на шпинделе. При этом обеспечивается устойчивый процесс шлифования изделия из материалов разной жесткости. Колебания сил резания, круга и материала изделия с широким спектром частот

r.; и имеют малые амплитуды и не препятствуют срезанию материала, но обеспечивают затухание переходных вибраций круга и полное подавление автоколебаний в широком диапазоне собственных частот f круга, например, в диапазоне f = 200-1600 Гц, при обработке эластичных материалов с модулем упругости в диапазоне 20 1

170 кг/см, а также изделий из древесно-стружечных материалов. При этом обеспечивается интенсивный съем материала разной жесткости и высокое качество обрабатываемой поверхности и одновременно повышается стойкость инструмента, т.е. расширяются технологические возможности процесса шлифования эластичных материалов разной жесткости и других неметаллов.

Использование предлагаемого прерывистого шлифовального круга в процессе шлифования изделий из резины, дерева и древесно-стружечных иэделий повышает производительность обработки в 12,5 раз и приводит к уменьшению высоты шероховатости обрабатываемой поверхности в 2 раза. Предла» гаемый круг обладает преимуществами при шлифовании резины и дерева по сравнению с высокопористыми кругами и фрезами из твердого сплава.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

l. Прерывистый шлифовальный круг, содержащий корпус, на рабочей поверхности которого выполнены впадины и выступы с абразивными зернами на периферийной поверхности, расположенными в один слой, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения производительности обработки, впадины выполнены пересекающимися с образованием выступов ромбовидной формы, при этом ширина впадин меньше ширины выступов, протяженность последних в окружном направлении превышает их ширину в 5-30 раз, причем глубина впадин больше средней величины абразивного зерна в 10-20 pas, а абразивные зерна дополнительно рас1495104

12 положены на боковых поверхностях выступов.

2. Шлифовальный круг по п. 1, о т л и а ю шийся тем, что шаг впадин равен ширине рабочей поверхности круга.

3. Шлифовальный круг по п. 1, отличающийся тем, что шаг впадин кратен ширине рабочей поверхности круга.

4. Шлифовальный круг по п. 1, отличающийся тем, что на половине каждого из выступов выполнены впадины, параллельные оси круга.

5„ Шпифовальный круг по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что элементы выступов, образованные

1О впадинами, выполнены разной высоты, возрастающей от середины в геометрической прогрессии.

1495104

Составитель В. Кравец

Техред М. Дндык Корректор М.Демчик

Редактор В. Петряш

Заказ 4)62/12 Тирам 662 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ул город, ул. Гагарина, 101