Способ шлифования абразивным кругом

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ Е изовеитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()952534

Ф З

> (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.12.80 (21) 3224414/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

В 24 В 1/00

Гасударственный кемнтет

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень №31

Дата опубликования описания 23.08.82 (53) УДК 621.9234 (088.8) ло делам нзобретеннй н втнрмтий (72) Авторы изобретения

Б. И. Никулкин и В. М. Рогачев жжаэайн

- д1 ПД ЩЙЩЩ „, (Ь

ТБХНИЧВ ЕА!:.

Северо-Западный заочный политехнический институт

БНБЛМ0 Г »", (71) Заявитель (54) СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ АБРАЗИВНЫМ КРУГОМ

Изобретение относится к обработке материалов шлифованием и полированием периферией абразивного круга.

Известен способ шлифования с наложением колебаний на шлифовальный шпиндель с кругом в направлении, нормальном к плоскости шлифования с ультразвуковой частотой.

Устройство, реализующее способ, содержит вибратор, выполненный в виде магнитострикционного сердечника, и генератор тока с ультразвуковой частотой (1).

Однако способ не обеспечивает высокое качество обработанной поверхности и достаточную виброустойчивость процесса шлифования, поскольку колебания сообщают в течение всей операции обработки, включая режимы выхаживания, а также независимо от наличия автоколебаний и необходимости их подавления.

Сообщение колебаний вызывает переменную глубину шлифования и повышение шероховатости обработанной поверхности при работе незатупленным кругом. Это существенно проявляется при обработке в режиме выхаживания. Кроме того, в процессе шлифования известными способами при сооб2 щении колебаний возникают зоны пониженной виброустойчивости. Это объясняется тем, что при сообщении колебаний создается переменное давление и трение в контакте круга и детали, которые при неблагоприятных соотношениях частот собственных и сообщаемых колебаний, вызывают сужение области устойчивости. При этом автоколебания могут возникать не только в связи с самим процессом шлифования, но и из-за переменного давления и трения, что существенно ухудшает качество обработанной поверхности, повышает расход инструмента и снижает производительность обработки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ шлиis фования, при котором абразивному кругу сообщают колебания в направлении, нормальном к плоскости обработки, и создают переменное нормальное давление в контакте круга и детали и прерывистость шлифования

Устройство для осуществления способа содержит шлифовальный круг, установленный на шпинделе станка, и вибратор, выполненный в виде зубчатой пары колес. При этом ведомое колесо жестко связано с кругом, а ведущее расположено с возможностью

952534

55

3 сообщения колебаний в нормальном направлении и создания переменного давления между кругом и деталью (2).

Недостатками способа являются малая виброустойчивость процесса шлифования и низкое качество обработанной поверхности.

Малая виброустойчивость обусловлена тем, что переменное нормальное давление не связывают с относительными колебаниями детали и шлифовального круга. Вследствие этого возникают обширные зоны неустойчивости процесса шлифования, обусловленные не только самим процессом обработки, но и переменностью нормального давления.

В связи с уменьшением устойчивости в процессе шлифования возникают автоколебания и круг быстро теряет свои режущие свойства, что сужает технологические возможности обработки. Колебания, возбуждаемые в направлении, нормальном к плоскости шлифования, при отсутствии автоколебаний, например при работе. незатупленным кругом, и, особенно в режиме обработки с выхаживанием, увеличивает шероховатость обработанной поверхности.

Целью изобретения является повышение устойчивости процесса шлифования и улучшение качества обработанной поверхности.

Указанная цель достигается тем, что перемещения сообщают только при возникновении колебаний в процессе шлифования, при этом сближение круга и детали и изменение давления осуществляют пропорционально скорости относительных колеба ний круга и детали в тангенциальном направлении.

На чертеже изображено устройство для осущестиления способа.

Устройство содержит абразивный круг 1, установленный на шпинделе станка, приспособление 2 для установки и крепления обрабатываемой детали 3. С приспособлением 2 связан вибратор 4, выполненный в виде электромагнитного возбудителя 5.

К нему подключены последовательно регистратор 6 скорости относительных тангенциальных колебаний круга и детали, выполненный в виде датчика скорости колебаний и блок 7 управления, усилитель напряжения тока которого подключен к возбудителю 5 колебаний.

Блок 7 управления может содержать, кроме усилителя напряжения тока сигналов, функциональный преобразователь и фильтр.

Устройство работает следующим образом.

В процессе шлифования кругом 1 детали 3 при возникновении относительных тангенциальных колебаний величина силы трения и резания в плоскости шлифования изменяется путем увеличения нормального давления за счет сближения детали 3 с кругом 1 электромагнитным вибратором 4, на обмотки возбудителя 5 которого напряжение подается через блок 7 управления в зависимости от величины скорости тангенциаль5

З0

35 ных колебаний детали 3 с приспособлением 2, измеряемой с помощью регистратора 6 скорости. Блок 7 управления вырабатывает величину выходного напряжения, пропорционального усилию на вибраторе 4, в зависимости от входного напряжения, соответствующего скорости Z тангенциальных колебаний, возникающих при шлифовании.

Таким образом, при шлифовании в момент возникновения колебаний детали 3 создают переменное давление между кругом 1 и де- . талью 3, а следовательно, переменную силу трения и резания, изменение которых осуществляют пропорционально скорости Z тангенциальных колебаний. При этом включение в блок 7 управления функционального преобразователя позволяет обеспечить нелинейную связь между изменением нормального давления и тангенциальной скоростью колебаний, что расширяет область устойчивости например, для затупления инструмента и возникновений параметрических колебаний при шлифовании, обусловленных волнистостью и переменным трением.

Фильтр блока 7 управления обеспечивает фильтрацию частот в диапазоне, колебаний, устранение которых является наиболее желательным, например колебаний, связанных с частотой вращения круга или автоколебаний, близких к низшей частоте свободных колебаний. С другой стороны, фильтр улучшает условия работы электромагнитного возбудителя 5 за счет исключения помех и «шумов», которые сами не оказывают отрицательное влияние на показатели шлифования.

Противодействие силы трения и резания колебаниям, возникающим при шлифовании, обеспечивает затухание относительных колебаний круга 1 и детали 3 и, тем самым, повышается устойчивость процесса шлифования.

Полагаем упрощенно, что собственная частота колебаний приспособления 2 с деталью 3 в направлении У, перпендикулярном .к плоскости обработки, существенно выше частоты в тангенциальном Z направлении.

При таких условиях достаточно рассмотреть устойчивость только в тангенциальном

Z направлении.

Вибратор 4 формирует силу Р„п, пропорциональную скорости колебаний в процессе шлифования. Тогда возникает изменение нормального давления между кругом 1 и деталью 3 уп где d — коэффициент пропорциональности.

Колебания в направлении координаты Z описываются как

mZ + CzZ + )" (Х)СРуо + Руп = О где m — приведенная масса приспособления 2 и детали 3;

С вЂ” жесткость;

952534

Формула изобретения

Плоскость оораоотки

Составитель С. Ухорский

Редактор О. Юрковецкая Техред А. Бойкас Корректор О. Билак

Заказ 5840/21 Тираж 886 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

P(Z) — коэффициент трения при шлифовании;

Є— средняя составляющая усилия поджатия детали к кругу.

Приняв кубическую зависимость коэффициента трения от скорости /и{У) — = /но+

+/1/1Х +//г Z +/11,Й, получим т 2, + СгZ +

+ Po+ (8 t+ () Х + (,Вг+ аг) 2 +

+ (Вз+ сз)Хз+L4Z4= О, где po=boPyo, А =Р1Руо Фг=У Руо Д=/ИРуо, сС =pfpd; 2 )н1с1 +3 Мз 1 ь 4= Рзс(Процесс шлифования будет неустойчив при (/31+ 1) (О, т. е. условие p1+ (1 ——

= PhPyo + gd > О обеспечивает устойчивость. Это неравенство всегда легко обеспечить выбором коэффициента d, который определяется усилителем и типом вибратора.

Величина d требуется небольшой, так как типичные значения fl «Plp.

Так, например, в процессе шлифования с режимами: Vp = 35 м/с, Vu — — 10 м/мин, S = 5 мм/ход и t = 0,05 мм, которым соответствуют типичные значения: go= 0,7; ) 1=

= — 0,05 с/м, Pyo — — 10 кгс при возникновении колебаний с частотой 200 Гц и амплитудами а = 1 — 10 мкм для их устранения, достаточно, чтобы коэффициент пропорциональности d > — — уо >1 и требуемое изменение нормального. давления при сообщении колебаний детали составило величину, менее трех процентов от Руо.

В процессе шлифования предлагаемым способом незатупленным хорошо уравновешенным кругом и, особенно, в режиме выхаживания, при отсутствии автоколебаний возбуждения вибратора не происходит и, тем самым, исключается вредное влияние изменения нормального давления на качество обрабатываемой поверхности.

Способ обеспечивает существенное снижение уровня вынужденных колебаний и автоколебаний, особенно при обработке нежестких деталей из труднообрабатываемых материалов, что позволит улучшить качество обработанной поверхности и производительность шлифовальной операции.

В процессе шлифования периферией круга на плоскошлифовальном станке уменьшается общий уровень колебаний в 2,5 — 7 раз, в результате чего уменьшается расход

10 абразива, повышается его стойкость в 2,5 раза, снижается шероховатость обработанной поверхности при увеличении режимов в 2 раза и расширяются технологические возможности обработки.

Способ шлифования абразивным кругом, при котором сообщают относительные перемещения детали и кругу и создают переменное давление между ними, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости процесса шлифования и улучшения качества обработанной поверхности, перемещения сообщают при возникновении колебаний в процессе шлифования, при этом сближение круга и детали и ивменение давления осуществляют пропорционально скорости их относительных колебаний в тангенциальном направлении.

З0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 111330, кл. В 24 В 1/04, 1961.

2. Патент США № 3579927, кл. 51-281, 1971.