Устройство для формирования шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем воздушно-абразивной струей

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при формировании шлифовальных кругов, в частности, с аксиально-смещенным режущим слоем на вулканитовых, бакелитовых и глифталевых связках. Устройство содержит сушильную камеру, сопло для подачи жидкой связки, разравнивающий нож, сопло для подачи алмазно-абразивных зерен и отбойное устройство для удаление незакрепленных в связке алмазно-абразивных зерен. В сушильной камере расположена непрерывно вращающаяся ось из легкоразрушаемого материала. На оси, имеющей индивидуальный привод вращения, установлены легкоразрушаемые диски, определяющие высоту и наружный диаметр шлифовального круга. Сопло для подачи алмазно-абразивных зерен соединено с компрессором с обеспечением подачи и нанесения на жидкую связку алмазно-абразивных зерен сжатым воздухом, подаваемым в упомянутое сопло. Сопло для подачи жидкой связки, разравнивающий нож, сопло для подачи алмазно-абразивных зерен и отбойное устройство имеют приводы для радиальной и продольной возвратно-поступательной подач, кинематически связанные с приводом вращения оси из условия равенства радиальной подачи высоте одного слоя связки с внедренными алмазно-абразивными зернами за один оборот оси, а продольной возвратно-поступательной подачи - величине амплитуды при повороте оси на один шаг аксиально-смещенного режущего слоя. В результате расширяются технологические возможности устройства за счет обеспечения возможности получения сложнопрофильных шлифовальных кругов и снижается себестоимость их изготовления. 8 ил.

 

Устройство относится к машиностроению, в частности к формированию шлифовальных кругов с аксиально-смещенным режущим слоем, позволяющим снижать теплонапряженность процесса алмазно-абразивной обработки.

Известна установка и способ формирования прерывистых шлифовальных кругов (снижающих теплонапряженность процесса алмазно-абразивной обработки, но имеющих ряд существенных недостатков) на бакелитовой связке, включающий рассев алмазно-абразивного зерна, приготовление массы, прессование, бакелизацию и контроль [1. Якимов А.В. Оптимизация процессов шлифования. М.: Машиностроение, 1975 - С.98…99. 2. Абразивные материалы и инструменты: Отрасл. кат. ВНИИАШ-М.: ВНИИТЭМР, 1990. - С.110…118].

Изготовление алмазно-абразивных кругов прессованием ограничивается областью применения инструментов на бакелитовой связке, отсутствием специального технологического оборудования, а также сложностью конструкции пресс-формы для изготовления шлифовальных кругов с аксиально-смещенным режущим слоем.

Известна установка для непрерывного формирования алмазно-абразивного режущего слоя на шлифовальной шкурке, включающая основные технологические операции [2. Абразивные материалы и инструменты: Отрасл. кат. ВНИИАШ-М.: ВНИИТЭМР, 1990. - С.126…128]:

нанесение основного слоя связки на рабочую сторону основы на клеенаносящей машине с последующим разравниванием слоя (щетками, ножом или валиками);

нанесение алмазно-абразивного режущего слоя на основу на гравитационной установке и вдавливание в слой связки вращающимся валиком; предварительная сушка основного слоя связки в предварительной сушилке;

нанесение закрепляющего слоя связки на сторону основы с алмазно-абразивным режущим слоем на клеенаносящей машине;

сушка закрепляющего слоя в основной сушилке.

Температура сушки - от 30…140° в зависимости от вида связки.

Изготовление на известной установке ограничивается областью применения инструментов на тканевой основе, отсутствием специального технологического оборудования, а также непригодностью установки для изготовления шлифовальных кругов с аксиально-смещенным режущим слоем.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей изготовления и восстановления шлифовальных кругов на вулканитовых, бакелитовых и глифталевых связках, снижение себестоимости изготовления кругов, не требующее дорогого специального технологического оборудования и позволяющее получение сложнопрофильных, например шлифовальных, кругов с аксиально-смещенным режущим слоем [3. Патент РФ №2275294, МПК B24D 5/02, В24В 55/02. Синусоидальный алмазно-абразивный круг. Степанов Ю.С., Катунин А.В., Афанасьев Б.И., Катунин А.А., Самойлов Н.Н., Фомин Д.С. Заявка 2004128013, 20.09.2004; 27.04.2006. Бюл. №12].

Поставленная задача решается с помощью предлагаемой установки для формирования шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем в условиях раздельной подачи жидкой связки и алмазно-абразивных зерен, имеющей в составе: сушильную камеру, сопло для подачи жидкой связки, разравнивающий нож, сопло для подачи алмазно-абразивных зерен и отбойное устройство для удаления не закрепленных в связке алмазно-абразивных зерен, при этом в сушильной камере расположена непрерывно вращающаяся ось из легкоразрушаемого материала, на которой установлены легкоразрушаемые диски, определяющие высоту и наружный диаметр шлифовального круга, причем упомянутая ось имеет индивидуальный привод вращения, при этом подача и нанесение на жидкую связку алмазно-абразивных зерен осуществляется сжатым воздухом, подаваемым в сопло, соединенное с компрессором, причем сопло для подачи жидкой связки, разравнивающий нож, сопло для подачи алмазно-абразивных зерен и отбойное устройство имеют приводы для радиальной и продольной подач, кинематически связанных с вращением оси, из расчета: радиальная подача, равная высоте одного слоя связки с внедренными алмазно-абразивными зернами за один оборот оси, а продольная возвратно-поступательная подача равна величине амплитуды при повороте оси на один шаг аксиально-смещенного режущего слоя.

Особенности предлагаемой установки поясняются чертежами.

На фиг.1 представлена установка и схема формирования шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем, имеющего ступицу и синусоидальную периферийную поверхность, вид сбоку; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сушильная камера с формированными шлифовальными кругами с аксиально-смещенным режущим слоем, вид сверху, верхняя крышка условно снята; на фиг.4 - элемент Б на фиг.2, разравнивание ножом первого слоя связки; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.1, нанесение первого слоя алмазно-абразивных зерен и вдавливание их в слой связки; на фиг.6 - элемент Б на фиг.2 после двух оборотов с нанесенными двумя слоями связки с алмазно-абразивными зернами; на фиг.7 - шлифовальный круг с аксиально-смещенным режущим слоем, имеющий ступицу и синусоидальную периферийную поверхность, вид сбоку, частичный продольный разрез; на фиг.8 - общий вид шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем, имеющий ступицу и синусоидальную периферийную поверхность.

Предлагаемая установка служит для формирования дисковых шлифовальных кругов с аксиально-смещенным режущим слоем, а также для восстановления первоначального рабочего размера изношенных кругов, основанного на наращивании алмазно-абразивных слоев на жидкой консистентной связке с последующим затвердеванием в сушильной камере.

Возможно получение обычных и прерывистых шлифовальных кругов.

Перед началом процесса формирования изготовляют из легкоразрушаемого материала (например, из картона, пластмассы и т.п.) ось 1 и боковые диски 2, определяющие высоту L и наружный диметр D формируемого шлифовального круга. Собранный каркас, состоящий из оси 1 и дисков 2, для изготовления пакета из нескольких кругов 3 (согласно фиг.2 и 3, для четырех кругов) устанавливают в сушильной камере 4 с возможностью вращения со скоростью V_ф формирования инструмента.

Ось 1 имеет индивидуальный привод вращения (не показан). Подача и нанесение на жидкую связку алмазно-абразивных зерен осуществляется сжатым воздухом, подаваемым в сопло 7, соединенное с компрессором (не показан). Сопло 5 для подачи жидкой связки, разравнивающий нож 6, сопло 7 для подачи алмазно-абразивных зерен и отбойное устройство 8 имеют приводы для радиальной S_Р и продольной S_ПР подач, кинематически связанных с вращением оси 1, из расчета: радиальная подача, равная высоте одного слоя связки с внедренными алмазно-абразивными зернами за один оборот оси, а продольная возвратно-поступательная подача равна величине амплитуды А_С при повороте оси на один шаг t аксиально-смещенного режущего слоя.

Основные технологические переходы совершаются с помощью двух сопел 5 и 7, ножа 6 и отбойного устройства 8 при непрерывном вращении оси 1 с дисками 2.

Для подачи жидкой связки из отдельной емкости (не показана) используется сопло 5, ширина l которого зависит от высоты L круга за вычетом боковых зазоров Z. Сопло 5 совершает радиальную подачу S_P, равную толщине одного слоя, наносимого за один оборот оси 1, и продольную S_ПР подачу, равную амплитуде А_С синусоидального круга.

Для разравнивания слоя консистентной связки используется нож 6, совершающий движения подач S_P и S_ПР синхронно движению сопла 5. Количество наносимой связки регулируют изменением зазора между ножом 6 и предыдущим слоем связки, а также при формировании обычных кругов функции ножа 6 может выполнять сопло 5.

Для подачи алмазно-абразивных зерен из отдельной емкости (не показана) используется сопло 7, ширина l которого зависит от высоты L круга за вычетом боковых зазоров Z. Сопло 7 совершает радиальную подачу S_P, равную толщине одного слоя, наносимого за один оборот оси 1, и продольную S_ПР подачу при формировании синусоидальных кругов. Подача алмазно-абразивных зерен осуществляется через сопло 7 с помощью воздушно-абразивной струи под давлением из условия закрепления алмазно-абразивных зерен в связке.

Закрепление алмазно-абразивных зерен происходит в сушильной камере 4, куда попадает очередной слой связки с внедренными в него алмазно-абразивными зернами при непрерывном вращении оси, где связка затвердевает. Плохо закрепленные в связке алмазно-абразивные зерна, пройдя сушильную камеру, удаляются отбойным устройством 8.

Операция формирования шлифовальных кругов осуществляется непрерывным способом путем последовательного заполнения каждого из отсеков, образованных дисками 2 (на фиг.3 можно различить четыре отсека, т.е. сформировано четыре алмазно-абразивных круга) и состоит из следующих переходов:

нанесение слоя связки на ось 1 между разделительными дисками 2 с последующим разравниванием слоя ножом 6. Количество наносимой связки регулируется изменением зазора между осью 1 и соплом 5 для первого слоя и предыдущим слоем и соплом 5 для последующих слоев;

нанесение алмазно-абразивных зерен на слой связки производится механическим способом с помощью сжатого воздуха, подаваемого под давлением в сопло 7, при непрерывно вращающейся оси. Нанесение алмазно-абразивных зерен на слой связки с помощью сжатого воздуха может производится электростатическим способом, при котором алмазно-абразивные зерна под воздействием сил электростатического поля ориентируются так, что большая ось абразивных зерен располагается радиально оси круга. Таким образом, на ось наносится слой радиально расположенных зерен, в результате чего повышается режущая способность круга. Плотность нанесения алмазно-абразивных зерен механическим способом с помощью сжатого воздуха регулируется количеством подаваемого из питателя (не показан) алмазно-абразивных зерен и давлением сжатого воздуха, при электростатическом способе - напряжением на электродах (не показаны) и расстоянием между ними. Плохо закрепленные в связке абразивные зерна, прошедшие сушильную камеру, удаляются при помощи отбойного устройства;

сушка очередного слоя связки с внедренными алмазно-абразивными зернами в сушильной камере при непрерывном вращении оси. Температура сушки - от 30 до 130°C в зависимости от вида связки.

После достижения нужного наружного диаметра заготовки окончательно сушатся в сушильной камере 4…5 часов при температуре 90…130°C.

По окончании сушки пакета со шлифовальными кругами его разделяют путем поломки оси и боковых дисков и полученные круги подвергаются контролю на отсутствие трещин, сколов, пузырей и других дефектов. Далее производят измерение фактической твердости кругов и их маркировку.

Пример. На предлагаемой изготовленной установке по разработанной технологии были изготовлены алмазно-абразивные круги с аксиально-смещенным режущим слоем (АРС) размерами 350×40×127 мм для шлифования серого чугуна СЧ 15. Круги твердостью СМ изготовлены из абразивного зерна ЭБ 15-25 с наполнителем из пульвербакелита.

В обычных кругах, полученных традиционным способом прессования, чем больше диаметр круга, тем труднее получить равномерную плотность во всех его частях. Частицы шихты под давлением прессования практически не перемешиваются в плоскостях, перпендикулярных к направлению прессования. Этот недостаток устраняется при формировании кругов с АРС на предлагаемой установке.

Сравнительные испытания изготовленных кругов с АРС показали, что они имеют достаточный запас прочности и вполне безопасны в работе. Условия их эксплуатации ничем не отличаются от обычных. Перед установкой на шпиндель шлифовального станка круги с АРС подвергались статической и динамической балансировке. В процессе шлифования и правки алмазно-металлическим карандашом не наблюдалось поломок и скалываний режущих синусоидальных выступов.

Установка позволяет легко переходить на изготовление кругов с аксиально-смещенным режущим слоем различного диаметра D, амплитуды А_с и шага синусоиды t, а также традиционных кругов типов ПП, К, 3П, 2П, ПВ, ЧЦ, ПВД, ПВДС, ЧК, Т, 1Т, ПВК, ПВДК, ПН, отрезных кругов и др.

Установка позволяет изготовлять круги с различной зернистостью по глубине с целью совмещения чернового и чистового шлифования путем подачи в сопло воздушно-абразивной струи с зернами различной зернистости за каждый оборот диска с периферийным режущим слоем.

Установка позволяет восстанавливать первоначальные рабочие размеры изношенных кругов путем наращивания алмазно-абразивных слоев на жидкой консистентной связке на оставшейся ступице с последующим затвердеванием в сушильной камере.

Предлагаемая установка расширяет технологические возможностей изготовления и восстановления шлифовальных кругов на вулканитовых, бакелитовых и глифталевых связках, снижает себестоимость изготовления кругов, не требует дорогого специального технологического оборудования и позволяет получать сложнопрофильные шлифовальные круги.

Установка для формирования шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем в условиях раздельной подачи жидкой связки и алмазно-абразивных зерен, содержащая сушильную камеру, сопло для подачи жидкой связки, разравнивающий нож, сопло для подачи алмазно-абразивных зерен и отбойное устройство для удаления незакрепленных в связке алмазно-абразивных зерен, отличающаяся тем, что в сушильной камере с возможностью непрерывного вращения расположена ось из легкоразрушаемого материала, на которой установлены легкоразрушаемые диски, определяющие высоту и наружный диаметр шлифовального круга, причем упомянутая ось имеет индивидуальный привод вращения, а сопло для подачи алмазно-абразивных зерен соединено с компрессором с обеспечением подачи и нанесения на жидкую связку алмазно-абразивных зерен сжатым воздухом, подаваемым в упомянутое сопло, причем сопло для подачи жидкой связки, разравнивающий нож, сопло для подачи алмазно-абразивных зерен и отбойное устройство имеют приводы для радиальной и продольной возвратно-поступательной подач, кинематически связанные с приводом вращения оси из условия равенства радиальной подачи высоте одного слоя связки с внедренными алмазно-абразивными зернами за один оборот оси, а продольной возвратно-поступательной подачи - величине амплитуды при повороте оси на один шаг аксиально-смещенного режущего слоя.