Способ формирования шлифовального круга водоледяной струей



Способ формирования шлифовального круга водоледяной струей
Способ формирования шлифовального круга водоледяной струей
Способ формирования шлифовального круга водоледяной струей
Способ формирования шлифовального круга водоледяной струей

 


Владельцы патента RU 2407625:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано для формирования винтовой канавки на периферийной рабочей поверхности шлифовального круга. Способ включает использование устройства, содержащего корпус с камерой смешения, внутри которой на ее продольной оси расположена водяная струеформирующая насадка, питаемая посредством штуцера и трубопровода водой высокого давления, и в которую посредством штуцера и трубопровода подают жидкий азот, частицы которого увлекаются водяной струей высокого давления с образованием ледяных частиц для окончательного формирования суспензионной водоледяной струи. Шлифовальному кругу сообщают вращение, а устройство располагают по касательной к периферийной рабочей режущей поверхности круга и сообщают продольную подачу вдоль оси шлифовального круга, равную шагу формируемой винтовой канавки за один оборот круга. Снижается себестоимость изготовления, повышается производительность обработки. 4 ил.

 

Изобретение относится к технологии машиностроения, к механической обработке материалов связанным абразивом, к шлифованию и формированию периферийного рабочего режущего слоя шлифовального круга водоледяным инструментом.

Известны способ и устройство, содержащее корпус с двумя подшипниковыми опорами, приводной диск с фрикционным покрытием, жестко закрепленный на валу, который установлен в подшипниковых опорах корпуса, правящий инструмент, соединенный с приводным диском и неподвижную гайку, установленную соосно подшипниковым опорам корпуса, при этом вал выполнен с резьбовым хвостовиком, находящимся в контакте с гайкой, причем правящий инструмент представлен в виде тонкой сверхзвуковой высоконапорной струи жидкости, истекающей из невращающегося сопла, жестко связанного с подводящим каналом, расположенным во втулке, ось которой эксцентрична оси вращения приводного диска, в котором также эксцентрично расположены подшипники качения, связывающие втулку и приводной диск с возможностью их относительно вращательного и возвратно-поступательного радиального перемещения [1].

Известные способ и устройство имеют существенные недостатки: это узкие технологические возможности, так как способ не позволяет регулировать параметры наносимого регулярного микрорельефа, невысокое качество формирования рабочей поверхности шлифовального инструмента, невысокая стойкость обработанных поверхностей, низкая производительность и высокая величина получаемой шероховатости поверхности, кроме того, устройство не позволяет формировать рабочую поверхность в виде винтовой режущей поверхности, способной интенсифицировать процесс шлифования.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей формирования на рабочей поверхности регулярного макрорельефа, обеспечивающего снижение вероятности образования прижогов на обрабатываемой заготовки, повышение качества изделий и надежности работы инструмента, а также снижение трудоемкости процесса, снижение себестоимости изготовления, повышение производительности обработки, стойкости и снижение величины шероховатости обработанных поверхностей.

Поставленная задача решается предлагаемым способом формирования винтовой канавки на периферийной рабочей поверхности шлифовального круга водоледяной струей, включающий использование устройства, содержащего корпус с камерой смешения, внутри которой на ее продольной оси расположена водяная струеформирующая насадка, питаемая посредством штуцера и трубопровода водой высокого давления, и в которую посредством штуцера и трубопровода подают жидкий азот, частицы которого увлекаются водяной струей высокого давления с образованием ледяных частиц для окончательного формирования суспензионной водоледяной струи, при этом шлифовальному кругу сообщают вращение, а устройство располагают по касательной к периферийной рабочей режущей поверхности круга и сообщают продольную подачу вдоль оси шлифовального круга, равную шагу формируемой винтовой канавки за один оборот круга.

Особенности работы по предлагаемому способу поясняются чертежами.

На фиг.1 показана схема правки по образованию и формированию винтовой канавки по предлагаемому способу, общий вид с торца шлифовального круга; на фиг.2 - вид по А на фиг.1, общий вид сверху на шлифовальный круг; на фиг.3 - вид слева по Б на фиг.1; на фиг.4 - водоледяной инструмент, продольный разрез.

Предлагаемые способ и устройство предназначены для формирования винтовой канавки 1 с углом наклона α, на периферийной рабочей поверхности шлифовального круга 2, позволяющей снизить вероятность образования прижогов и микротрещин на шлифуемой кругом заготовки (не показана).

Устройство имеет возможность продольного перемещения SПР вдоль оси круга 2, равного шагу t формируемой винтовой канавки 1 за один оборот шлифовального круга 2, который вращается со скоростью VК. Корпус 3 устройства расположен таким образом, что его продольная ось является касательной к периферийной рабочей режущей поверхности круга 2 и наклонена под углом а, равного углу наклона формируемой винтовой линии.

В корпусе 3 расположена камера смешения 4, внутри которой на ее продольной оси располагается водяная струеформирующая насадка 5. Насадка 5 питается водой высокого давления через штуцер 6 и трубопровод 7.

Одновременно в камеру 4 через свой штуцер и трубопровод 8 подается жидкий азот. В камере смешения 4 частицы жидкого азота увлекаются водяной струей высокого давления и попадают в выходной патрубок 9 с возможностью образования ледяных частиц, где окончательно формируется суспензионная водоледяная струя 10.

Источник воды высокого давления представляет собой агрегат, состоящий из приводной насосной станции, повысителя давления мультипликаторного типа и системы подачи воды (не показаны).

Установка подачи жидкого азота (не показана) состоит из сосуда Дюара, в котором находится запас жидкого азота, системы дозирования жидкого азота дроссельного типа и соединительных трубопроводов, обеспечивающих подачу жидкого азота в камеру смешения.

Все элементы водоледяного инструмента, подверженные существенным динамическим и термическим нагрузкам (струеформирующая насадка, камера смешения, выходной патрубок) изготовлены из твердого сплава, а также имеют возможность быстрой замены.

Подготовка устройства для формирования к работе по предлагаемому способу и его работа заключаются в следующем.

Устройство для формирования устанавливается, например, на суппорте токарного станка. Шлифовальный круг 2 на оправке закрепляется в шпинделе, например, с помощью трехкулачкового патрона (не показан).

Затем задают вращение шлифовальному кругу 2 со скоростью VК. При подаче высоконапорной водоледяной струи давлением РЖ будет начинаться процесс формирования на периферийной поверхности шлифовального круга 2 регулярного макрорельефа - винтовой канавки глубиной l и шагом t. Формирование винтовой канавки может производиться как за один проход, так и за несколько проходов в зависимости от величины толщины струи и размеров поперечного сечения винтовой канавки.

Предлагаемые способ и устройство позволяют регулировать параметры формируемой винтовой канавки на рабочей поверхности шлифовального круга 2 в зависимости от условий обработки, давления жидкости, текущего диаметра шлифовального круга 2 и его характеристики, что позволяет при работе шлифовальным кругом существенно снижать температурно-силовую напряженность процесса шлифования.

Заявляемое техническое решение позволяет:

- производить формирование регулярного макрорельефа на поверхности шлифовального круга без дефектного слоя и износа правящего инструмента;

- исключить пылевыделение при работе правящего инструмента.

Обработка показала, что параметр шероховатости обработанных сформированным шлифовальным кругом поверхностей уменьшился до значения Ra=0,15…0,32 мкм при исходном - Ra=3,2…6,3 мкм, которое проводилось при скорости VРEЗ=35 м/с (при традиционном шлифовании сплошными кругами - Ra=0,32…0,63 мкм), производительность повысилась более чем в два раза по сравнению с традиционным шлифованием, последнее проводилось при скорости VРЕЗ=25 м/с.

Для проведения экспериментальных исследований по изучению влияния основных действующих факторов на показатели процесса водоледяного формирования рабочей поверхности круга была разработана специальная установка, состоящая из трех основных частей: источника воды высокого давления, водоледяного инструмента, установки подачи жидкого азота.

Источник воды высокого давления представляет собой агрегат, состоящий из масляной приводной насосной станции, повысителя давления мультипликаторного типа и системы подачи воды (не показан).

Масляная приводная насосная станция предназначена для питания потребителя - повысителя давления гидравлической энергией масляного потока и представляет собой смонтированные на общей раме асинхронный электродвигатель, приводящий во вращение аксиально-поршневой насос переменной подачи, маслобак, элементы гидроуправления и автоматики, объединенные между собой при помощи гидромагистралей. Конструкция приводной насосной станции обеспечивает подачу потока рабочей жидкости - гидравлического масла с давлением до 32 МПа и расходом до 90 л/мин.

Повыситель давления представляет собой двухсторонний гидроцилиндр, обеспечивающий преобразование низкого давления масла на входе в высокое давление воды на выходе. Коэффициент мультипликации используемого повысителя давления составляет 7 единиц. Реверсирование движения поршня-штока осуществляется при помощи гидроуправления.

Нагнетание высоконапорной воды осуществляется попеременно правой и левой полостью через напорные клапаны в общий трубопровод высокого давления. От повысителя давления высоконапорная вода поступает в аккумулятор высокого давления, предназначенный для сглаживания пульсации давления, и далее в водоледяной инструмент. Для питания повысителя давления водой низкого давления, заполняющей полости повысителя через всасывающие клапаны, используется специальная насосная установка низкого давления или водопроводная сеть.

Основные технические характеристики стендовой установки:

- давление высоконапорной воды - до 400 МПа;

- диаметр струеформирующей насадки - 0,0020; 0,005; 0,0080 м;

- суммарная мощность электродвигателей стендовой установки - 40 кВт;

- соотношение диаметра коллиматора и струеформирующей насадки - 5;

- масса стендовой установки (без учета рабочих жидкостей) - 480 кг.

Установка подачи жидкого азота (не показана) состоит из сосуда Дюара, в котором находится запас жидкого азота, системы дозирования жидкого азота дроссельного типа и соединительных трубопроводов, обеспечивающих подачу жидкого азота к водоледяному инструменту. Все элементы установки подачи жидкого азота имеют термоизолирующее покрытие для уменьшения интенсивности теплообмена с окружающей средой и предотвращения обледенения трубопроводов и других элементов установки.

Для изучения влияния геометрических параметров камеры смешивания на показатели насыщения струи ледяными частицами предусмотрена возможность изменения внутреннего ее диаметра и длины камеры смешивания посредством закладных втулок (см. фиг.4).

Пример. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, шлифованного кругами, сформированными по предлагаемому способу и разработанным устройством, проведены экспериментальные исследования обработки «корпуса» с использованием сформированных и традиционных кругов. Заготовку «корпуса», установленную на магнитном столе станка, шлифовали на плоскошлифовальном станке мод. 3П722. Заготовка изготовлена из стали 40Х ГОСТ 1050-74, припуск на сторону - t=0,35 мм.

Обрабатывали корпус в размер по высоте 32,7±0,1; исходный параметр шероховатости Ra=3,2 мкм, достигнутый - Ra=0,63; шлифовальный круг со сформированной винтовой канавкой, имеющей размеры: глубина - l=8 мм; ширина - 8 мм; шаг - t=16 мм (см. фиг.2), марка круга - ПП 14А25ПСМ2 7К1А 35 м/с; диаметр нового круга 450 мм, ширина круга 80 мм. Обрабатывали заготовки на следующих режимах: скорость вращения круга VPEЗ=35 м/с (1500 мин-1); скорость продольного перемещения SПР=16 м/мин, поперечная подача круга SПОП=15 мм/ход стола; подача на глубину на проход - 0,015 мм, смазывающе-охлаждающей технологической смесью, подаваемой в зону шлифования, служил сульфофрезол (5%-ная эмульсия).

Требуемая шероховатость и точность плоской поверхности была достигнута за Тм=1,75 мин (против Тмбаз=3,75 мин по базовому варианту при традиционной обработке шлифованием на Орловском сталепрокатном заводе ОСПАЗ). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68 и на профилометре мод. 283 тип АII ГОСТ 19300-86. В обработанной партии (равной 100 штук) бракованных деталей не обнаружено. Отклонение обработанной поверхности от плоскости составило не более 0,02 мм, что допустимо ТУ.

Предлагаемые способ и устройство, реализующее способ, расширяют технологические возможности отделочной обработки поверхностей деталей машин, повышает качества изделий и надежность инструмента, снижает трудоемкость процесса благодаря обработке на повышенных режимах, снижает себестоимость изготовления, повышает производительность обработки, стойкость и снижает величину шероховатости обработанных поверхностей.

Источники информации

1. Патент РФ 2105656, В24В 53/12. Устройство для формирования шлифовального круга. Степанов Ю.С., Афанасьев Б.И., Бурнашов М.А., Селеменев М.Ф. Заявка №96110053/02. 21.05.96. 27.02.98. Бюл. №6.

Способ формирования винтовой канавки на периферийной рабочей поверхности шлифовального круга водоледяной струей, включающий использование устройства, содержащего корпус с камерой смешения, внутри которой на ее продольной оси расположена водяная струеформирующая насадка, питаемая посредством штуцера и трубопровода водой высокого давления, и в которую посредством штуцера и трубопровода подают жидкий азот, частицы которого увлекаются водяной струей высокого давления с образованием ледяных частиц для окончательного формирования суспензионной водоледяной струи, при этом шлифовальному кругу сообщают вращение, а устройство располагают по касательной к периферийной рабочей режущей поверхности круга и сообщают продольную подачу вдоль оси шлифовального круга, равную шагу формируемой винтовой канавки за один оборот круга.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при механической обработке материалов связанным абразивом для формирования винтовой канавки на периферийной рабочей поверхности шлифовального круга водоледяным инструментом.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано для механической комбинированной обработки материалов связанным абразивом. .

Изобретение относится к области машиностроения ,в частности, к области очистки поверхности изделия перед нанесением на них износостойких покрытий и обеспечивает повышение качества очистки поверхности изделий и снижение износостойкости изделия.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при механической обработке материалов связанным абразивом для формирования винтовой канавки на периферийной рабочей поверхности шлифовального круга водоледяным инструментом.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано для механической комбинированной обработки материалов связанным абразивом. .

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении алмазных инструментов в виде гребенок, пластин, роликов и т.п., предназначенных для правки шлифовальных кругов.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве абразивного правящего инструмента. .

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении алмазного правящего инструмента в виде карандашей, брусков, гребенок и т.п.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для восстановления режущей способности шлифовальных кругов и придания им заданной геометрической формы.

Изобретение относится к области изготовления правящего инструмента, преимущественно к изготовлению инструмента для правки абразивных кругов. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к оснастке шлифовальных станков. .

Изобретение относится к технологии оптического приборостроения, а именно к технологии изготовления высокоточных плоских оптических деталей. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к правке шлифовального круга. .

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при механической обработке материалов связанным абразивом для формирования винтовой канавки на периферийной рабочей поверхности шлифовального круга водоледяным инструментом.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано для механической комбинированной обработки материалов связанным абразивом. .

Изобретение относится к оборудованию для нанесения покрытий преимущественно методом напыления на наружную поверхность труб в заводских условиях. .

Изобретение относится к области противопожарной техники и предназначено для тушения пожаров автоматическими стационарными или мобильными установками с использованием распыленной нейтральным газом жидкости в учреждениях культуры, в помещениях вычислительной техники, на судах, самолетах, складах и других объектах, в которых находятся люди и ценное оборудование.

Изобретение относится к аэрозолирующим устройствам, предназначенным для дезинфекции закрытых помещений различного назначения, транспорта, контейнеров и иных емкостей, а также расположенных в них приборов, материалов и пр.
Наверх