Устройство для комбинированного шлифования

 

Устройство относится к машиностроению и предназначено для чистового комбинированного шлифования металлов и сплавов, склонных к появлению прижогов и микротрещин в процессе обработки. Устройство содержит крупнозернистый абразивный и сборный с абразивонесущими мелкозернистыми элементами круги, расположенные на оправке. Оси шеек оправки устанавливают под острым углом к оси вращения оправки и эксцентрично смещают друг относительно друга для обеспечения аксиального смещения режущих слоев вдоль оси оправки. Сборный круг с шарнирно закрепленными с возможностью радиального разжима абразивонесущими мелкозернистыми элементами устанавливают на двойном упорном подшипнике качения с возможностью обката по обрабатываемой поверхности заготовки и свободного вращения относительно шейки оправки. Абразивонесущие элементы сборного круга связывают друг с другом с двух торцов круга гибкими кольцами, ограничивающими принудительный поворот в шарнире под действием пружин радиального разжима. Устройство позволяет повысить качество и эффективность чистового шлифования заготовок. 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для чистого комбинированного шлифования металлов и сплавов, склонных к появлению прижогов и микротрещин в процессе обработки.

Известно устройство для шлифования, выполненное в виде ступицы и винтообразного рабочего органа с абразивным слоем, установленного на ступице с возможностью осевого смещения посредством элементов подачи и фиксации с помощью установленных в осевых пазах гаек и связанных с ними винтов с коническими втулками, причем втулки установлены в контакте с боковыми поверхностями Т-образных пазов и коническими рабочими частями отверстий рабочего органа [1]. Устройство позволяет повысить качество шлифования за счет повышения жесткости рабочего органа и регулирования теплового потока, направленного в деталь.

Данное устройство имеет следующие недостатки: нет возможности применять стандартные шлифовальные круги; устройство сложно в изготовлении, особенно проблематично изготавливать винтообразный корпус с абразивосодержащим слоем; для обеспечения требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности необходима операция получистого шлифования, что увеличивает штучное время на обработку и удорожает конструкцию.

В качестве прототипа было выбрано устройство для комбинированного шлифования, содержащее расположенные на оправке крупнозернистый и мелкозернистый абразивный круги [2].

Недостатками указанного устройства является невозможность обеспечения требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности.

Изобретение решает задачу повышения качества и эффективности чистового шлифования заготовок из материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и трещин.

Это достигается тем, что в устройстве для комбинированного шлифования, содержащем крупнозернистый и мелкозернистый абразивные круги, расположенные на оправке, оси шеек оправки для размещения кругов установлены под острым углом к оси вращения оправки и эксцентрично смещены друг относительно друга из условия обеспечения аксиального смещения режущих слоев вдоль оси вращения оправки, а мелкозернистный круг выполнен с шарнирно закрепленными с возможностью радиального разжима посредством пружины абразивонесущими элементами и установлен на двойном упорном подшипнике качения с возможностью вращения относительно шейки оправки, при этом абразивонесущие элементы связаны друг с другом с двух торцов круга гибкими кольцами, ограничивающими принудительный поворот элементов в шарнире.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - абразивонесущий элемент в разрезе, вид сверху; на фиг. 4 - абразивонесущий элемент, вид сверху; фиг. 5 - вариант конструкции абразивонесущего элемента, вид спереди.

Устройство для комбинированного шлифования состоит из оправки 1 (фиг. 1) с осью вращения O₁ и двух кругов: крупнозернистого абразивного 2 и сборного 3 с абразивосодержащими мелкозернистыми элементами 4.

Оправка 1 имеет шейку 5 с собственной осью O₂, расположенную под углом α к оси O₁ для установки сборного круга 3 и шейку 6 с осью O₃, также расположенную под углом α к оси O₁, но эксцентрично смещенную на величину эксцентриситета ε относительно шейки 5, для крепления и установки шлифовального круга 2. Величина ε выбирается так, чтобы поперечная плоскость симметрии S-S крупнозернистого круга 2 пересекалась в точке контакта с осью O₁ оправки 1 и определяется по формуле ε = KM·sinα где KM - расстояние между перечными плоскостями симметрии кругов вдоль оси O₁ оправки.

Сборный круг 3 состоит из корпуса в виде трехступенчатого диска, образующего совместно с двумя кольцами 7 и шариками двойной упорный подшипник. На периферии диска закручены винты 8 с цилиндрической головкой, с шестигранным углублением под ключ и сферическим торцом головки. Они удерживают элементы 4, вставленные с гарантированным зазором в пазы корпуса круга 3, и позволяют поворачиваться на некоторый угол и радиально разжиматься под действием пружины 9. Элементы 4 состоят из металлического основания с нанесенным известными способами мелкозернистым абразивом и имеют центральное ступенчатое отверстие под головку винта 8 со сферическим ответного профиля торцом и коническим эллипсной формы отверстием под тело винта (фиг. 3 и 4). Находясь в пазах корпуса сборного круга 3, абразивонесущие элементы 4 соединены друг с другом двумя прижимными проволочными кольцами 10, проходящими в отверстиях элементов 4 и служащими для ограничения принудительного поворота элементов 4 под действием пружин 9 радиального разжима. Закрепление сборного круга 3 на шейке 5 оправки 1 осуществляется через шайбу 11 с эксцентрично смещенным центральным отверстием, фланец 12, круг 2, шайбу 13 гайками 14.

Устройство собирается следующим образом.

В пазы корпуса круга 3 вставляются пружины 9 и абразивосодержащие элементы 4, которые привертываются винтами 8, кроме того, элементы 4 соединяются друг с другом двумя кольцами 10. Собранный таким образом корпус круга 3 устанавливается на шейку 5 оправки 1, где предварительно были установлены кольцо 7 и шарики упорного подшипника. После этого устанавливается еще один ряд шариков и еще одно кольцо 7. Закрепление кругов на оправке 1 производится двумя гайками 14 после того, как на шейку 6 будут установлены эксцентричная шайба 11, фланец 12, абразивный круг 2 и шайба 13. После сборки необходимо проверить легкость вращения сборного круга 3. Он должен вращаться от руки при приложении усилия 2 - 3 Н. Легкость вращения регулируется закручиванием или ослаблением гайки и контргайки 14.

Перед обработкой устройство подвергается правке и балансировке (конические канавки с балансирующими грузиками не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Оправку 1 закрепляют в шпинделе шлифовального станка, а заготовку - в патроне станка. Шпинделю с данным устройством сообщают вращательное движение. Заготовку вращают и передают относительное движение продольной подачи S_пр вдоль обрабатываемой поверхности. За пол-оборота оправки 1 и круга 2 зона резания "б-в", находящаяся на его периферии, переместится в положение "б₁-в₁, а за вторые пол-оборота она вернется в исходное положение, т.е. имеет место аксиальное смещение режущего слоя вдоль оси вращения оправки. При этом под действием пружин 9 элементы 4 подвергаются радиальному разжиму. В результате действия этих двух движений абразивных зерен на обрабатываемой поверхности образуются царапины. Большое количество абразивных зерен элементов 4 сборного круга 3, одновременно участвующих в резании, обеспечивает увеличенный съем металла с вершин гребешков грубо обработанной кругом 2 поверхности. По мере увеличения контакта поверхности абразивонесущего мелкозернистого элемента 4 с заготовкой давление уменьшается, а интенсивность съема и параметр шероховатости обрабатываемой поверхности снижаются.

В процессе обработки абразивонесущие элементы подвергаются самозатачиванию. Их стойкость будет тем выше, чем больше ширина L_э элементов 4 (фиг. 2, 4 и 5) и меньше зона прерывания контакта L_п (фиг. 2) с обрабатываемой поверхностью. На фиг. 5 показан вариант конструкции абразивонесущих элементов 4 (фиг. 1), позволяющий свести до минимума величину прерывания L_п, улучшить равномерность обкатывания, стабилизировать процесс чистовой обработки и добиваться равномерности износа шлифовального 2 и сборного 3 кругов устройства.

Применение данного устройства для комбинированного шлифования позволяет повысить производительность обработки в два и более раза, а также исключить операцию получистового шлифования благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1 - 2 класса. При этом расход абразивного инструмента в среднем снижается на одну четверть.

Формула изобретения

Устройство для комбинированного шлифования, содержащее расположенные на оправке крупно- и мелкозернистый абразивные круги, отличающееся тем, что оси шеек оправки для размещения абразивных кругов расположены под острым углом к оси вращения оправки и эксцентрично смещены одна относительно другой из условия обеспечения аксиального смещения режущих слоев вдоль оси вращения оправки, а мелкозернистый абразивный круг выполнен сборным в виде абразивонесущих элементов, шарнирно закрепленных с возможностью радиального разжима посредством пружин на корпусе, установленном на двойном упорном подшипнике качения с возможностью вращения относительно шейки оправки, при этом абразивонесущие элементы связаны друг с другом с двух торцов круга гибкими кольцами, ограничивающими принудительный поворот элементов в шарнире.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5