Устройство для упругого шлифования

 

О П И С А Н И Е « >9638I7

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Саоетскнх

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.03.81 (21) 3265888/25-08 (51) М.Кл. В 24 В 7/02 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государстоенный комитет по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.10.82. Бюллетень № 37 (53) УДК 621.923.4 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.10.82

Б. И. Никулкин и В. М. Рогачев

Северо-Западный заочный политехнический институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРУГОГО ШЛИФОВАНИЯ

Изобретение относится к области металлообработки, преимущественно шлифованием.

Известно устройство для упругого шлифования, содержащее абразивный круг, установленный на шпинделе шлифовальной бабки, и держатель детали, связанный с основанием приспособления упругим элементом, выполненным в виде консольно расположенного бруса (1).

Недостатком известного устройства является малая его виброустойчивость в процессе шлифования из-за нелинейной зависимости силы трения от скорости в процессе упругого |шлифования. Возникающие автоколебания увеличивают износ абразивного,круга, повышают шероховатость обработанной поверхности и снижают производительность обработки.

Известно также устройство для упругоro шлифования, которое содержит абразивный круг, опорный держатель и исполнительный механизм для сообщения перемещений детали с его опорным держателем в направлении, перпендикулярном плоскости шлифования, и создания переменной прижимной силы (2).

Недостатком устройства является его малая виброустойчивость в процессе шлифования. Оно не обладает быстродействием, поскольку исполнительный механиз х перемещений выполнен в виде пневматической системы, содержащей датчик и привод перемещений. Пневматическая цепь б управления не обеспечивает изменения нормального давления с частотой враще-. ния абразивного круга, а также с частотой автоколебаний, возникающих при шлифовании. Малая виброустойчивость обуслов

Ш лена также тем, что перемещения детали в этом устройстве и переменное нормальное давление не связаны с относительными колебаниями детали и шлифовального круга, возникающими в процессе шлифо>5 вания, например, с частотой, близкой к низшей собственной частоте колебаний.

Вследствие этого имеются зоны неустойчивости процесса шлифования и автоколеба.ний. При этом круг быстро теряет свои режущие свойства, что сужает технологические возможности обработки шлифованием — ухудшается качество обработанной поверхности и снижается производительность.

Цель изобретения является повышение устойчивости процесса шлифования.

Указанная цель достигается тем, что предложенное устройство для упругого шлифования содержит двуплечие рычаги с углом при вершине, меньшим 180, рас963817

27 5 Рз (5) 4 4 о. / 3 Р

3 — Р—. Р— — — «., Р

5 со 3 а 14 Уо) 9(— в, — ) положенные попарно на основании и связанные с ним с помощью шарниров, размещенных в вершинах углов рычагов. Однако плечо каждого рычага связано через упругий элемент с держателем детали и опирается на ограничитель поворота рычага, а другим плечом рычаги попеременно взаимодействуют с упорами, выполненными на держателе детали. При этом жесткость упругих элементов выбрана с возможностью свободных колебаний детали снпзшей парциальной частотой в системе

СПИД.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Устройство содержит абразивный круг

1, установленный на шпинделе шлифо.вальной бабки, и приспособление для упругой установки и крепления детали 2. Основание 3 приспособления установлено на столе станка. На нем расположены попарно противоположно направленные двуплечие изогнутые рычаги 4 и 5. Каждый рычаг соединен с основанием 3 шарниром 6.

Одно из плеч рычагов 4 и 5 связано упругим элементом 7, выполненным в виде кольца, с держателем 8 детали и опирается на регулируемые упоры 9 и 10, ограничивающие поворот рычагов 4 и 5 относительно основания 3. С держателем 8 детали жестко связаны упоры 11 и 12. Между держателем 8 детали и основанием 3 создается упорами 9 и 10 предварительный натяг упругих колец 7. При этом выбираются зазоры в шарнирах 6. Размеры и жесткость упругих .колец 7 выбраны свозможностью свободных колебаний держателя 8 с деталью 2 с низшей парциальной частотой в системе СПИД.

Устройство работает следующим образом.

В процессе шлифования детали 2 кругом 1 в момент возни кновения колебаний держателя 8 с деталью 2 в тангенциальном направлении рычаг 4,поворачивается. Рычаг 5 будет при этом неподвижным. При движении держателя 8 детали в обратном направлении поворачивается рычаг 5, а рычаг 4 будет неподвижным. В обоих случаях имеет место сжатие упругих колец 7, перемещение держателя 8 с деталью 2 в направлении, нормальном к плоскости обработки, и увеличение нормальной силы

Ру шлифования на величину, пропорциональную амплитуде Zp тангенциальных колебаний, т, е.

Р = Р„,+а - (Z), 5 гдеа=г Cz)0, здесь r — соотношение длины l, и 1: плеч рычагов 4 и 5;

Cz — ж1есткость колец 7.

При возникновении колебаний детали 2 создается переменное давление между кругом 1 и деталью 2, а следователыно,ипеременная сила в плоскости шлифования в направлении вектора скорости резания

15 7 Р (Z) (Pyo+a/Z/); (1) зависимая от скорости и пропорциональная абсолютному значению отклонения Z детали 2 от устойчивого положения в тангенциальном направлении. Эффект повышения устойчивости процесса шлифования при использовании предложенного устройства покажем на примере динамической модели с учетом фиг. 1. Положим, что деталь 2 с держателем 8 обладает наиболее низкой частотой свободных колебаний в тангенциальном Z направлении. Тогда задача сводится к рассмотрению уравнения движения в тангенциальном Z направлении

mZ+C;Z+p(Z) P,. =- О, (2) где т, C2 — лриведенные масса и жесткость крепления детали 2 в устройстве;

p (Z) — коэффициент тр8ния;

Р— нормальная составляющая у сила о бр а ботии.

В общем виде коэффициент p(Z) имеет вид

40 р(Л) = ро+Р.|Z+ð:Z +ppZ (3)

Уравнение (2) с учетом (1), (3) перепишем в виде

//

mZ+ CZ = up а/2/+ а1Руо Z з- рРуо +

45 о.зруоХз+ p n/Z/Z+ Р.га/Л/Z + Рза/У/Л (4) 2

Пусть Z = а соэзР, ф = оз/, а = =. т

50 Тогда в соответствии с процедурой асимптотического метода из уравнения (4) получаем условие устойчивости процесса шлифования при использовании предложенно го устройства в виде

4 а

Рз уо Р 1 Ð чо

963817

При а Ф О представляется возможность существенного повышения устойчивости и устранения автоколебаний. Полученное условие (5) устойчивости позволяет выбирать рациональные параметры устройства, т. е. жесткость, колец 7, длину плеч рычагов 4 и 5 с учетом массы держателя 8 с деталью 2.

В процессе плоского шлифования с использованием данного устройства снижается в несколько раз общий уровень колебаний. В результате этого расширяются технологические возможности процесса шлифования. При увеличении режимов обработки до 2 раз, улучшается качество шлифованной поверхности, уменьшается износ круга, а стойкость его между правками увеличывается в 1,4 раза.

Формула изобретения

Устройство для упругого шлифования, содержащее приспособление для крепления детали, включающее основание и держатель детали, и несущий упругий элемент, отлич ающ ее с я тем, что, с целью повышения устойчивости процесса шлифования, оно снабжено двуплечими рачагами, установленными на основании и связанными с ним шарнирно, причем плечи рычагов расположены под углом друг к другу, при этом одно плечо каждого рычага связано через упругий элемент с держателем детали и установлено с возможностью контакта с введенным в устройство ограничителем поворота рычага, а другое плечо — с возможностью взаимодействия также с введенными в устройство упорами, закрепленными на держателе детали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Пилинский В. И. Затачивание однолезвийных твердосплавных инструментов

2О при нежестком их закреплении. Сборник

«Передовой научно-технический и производственный опыт ЦИТЭИП М-61-201/48», 1961, с. 4.

2. Авторское свидетельство СССР

2Б ¹ 385373, кл. В 24 В 3/34, 1973.