Способ шлифования и устройство для шлифования

 

О П И С А Н И Е ()982868

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнител ьное к авт. с вид- ву— (22) Заявлено !6.01.81 (21) 3235258/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) К, К.,.

В 23 P 1/1О

Гасударственный кемитет

СССР

Опубликовано 23.12.82. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 28.12.82 (53) УДК 621.9. .047.4 (088.8) по делам изобретений и еткрмтий (72) Авторы изобретения

И. Е. Белоусов,А. В.Гущин, Е. В. Иваницкий.!В. Г;- - Каган, Г. П. Керша, А. В. Останин, П. М. Пецух, С. : Л. Рояк и A. Г. Суда к

6 i,„„.

Новосибирский электротехнический и нстит1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к электроабразивному шлифованию деталей из токопроводящих матер и ало в.

Известен способ шлифования токопроводящих материалов, при котором управляют поперечной подачей шлифовального круга, поддерживая при этом постоянное значение мощности шлифования (1).

Недоста гком известного способа является значительный износ шлифовального круга, что вызывает необходимость частой правки кругов, в результате чего снижается производительность обработки.

Известно устройство для шлифования, содержащее систему автоматического управления поперечной подачей шлифовального круга, включающую узел сравнения, чувствительный элемент, привод поперечной подачи круга, цепь обратной связи, состоящую из последовательно включенных приво-, да вращения круга и датчика мощности, и запоминающее устройство.

Известное устройство осуществляет автоматическое управление процессом шлифования путем стабилизации мощности шлифования. Стабилизация мощности шлифования осуществляется путем включения и отключения двигателя поперечной подачи в зависимости от мгновенного значения мощности шлифования (1).

Недостатком указанного устройства является то, что при изменении размера обрабатываемой детали, размера инструмента и других технологических параметров требуется изменение величины задающего сигнала и установка его с большой точностью в зависимости от изменившихся условий обработки. Кроме того, с помощью известного устройства невозможно определить уровень мощности, который необходимо поддерживать для оптимизации процесса в каждом конкретном случае.

Целью изобретения является повышение производительности путем повышения износостойкости шлифовальных кругов при электроабразивном шлифовании и сокращении времени тем самым на их правку и замену.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе врезания круга осуществляют контроль производной от мощности шлифования по времени, при этом врезание кру982863 ния УС1, а входом через контакт (К1) 19 к первому входу узла сравнения УС!. Автоматическая система управления включает в себя также канал управления по производной от мощности, содержащий второй узел сравнения (УС2) 20, подклю55

ra ведут при постоянной скорости его поперечной подачи до момента достижения наперед заданного значения производной, фиксируют в этот момент величину мощности шлифования и принймают ее за эталонную в процессе дальнейшей обработки.

Для реализации предлагаемого способа в устройство для шлифования дополнительно введены второй узел сравнения, блок задания, блок дифференцирования и переключатель, причем блок задания и блок дифференцирования подключены своими выходами к двум различным входам второго узла сравнения, а вход блока дифференцирования подключен к выходу датчика мошности, выход второго узла сравнения 15 подключен к переключателю, один контакт которого включен между выходом датчика мощности и вторым входом первого узла сравнения, а другой — между входом запоминающего устройства и вторым входом первого узла сравнения.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — графики, поясняющие работу устройства по предлагаемому способу; на фиг. 3 — зависимости усилий резания от глубины внедрения абразивного зерна.

Устройство (фиг. 1) состоит из обрабатываемой детали 1, закрепленной в держателях 2, размещенных на шпинделе 3.

Внутри шпинделя 3 встроена чашеобразная втулка 4, соприкасающаяся с необрабатываемой поверхностью детали 1 и соединенная с трубопроводом 5. К шпинделю 3 подведен плюс источника тока 6. Минус источника тока подключен с помощью щеточного устройства 7 к вращаюшемуся шлифовальному кругу 8. Шлифовальный круг неподвижно закреплен на шпинделе 9.

Кроме того, устройство содержит систему автоматиЧеского управления подачей, включающую в себя узел сравнения (УС1) 10, подключенную к его выходу цепь прямого 4р тракта, состоящую из последовательно включенных чувствительного элемента (ЧЭ)

11, двигателя подачи (ДП) 12, механизма поперечной подачи (МПП) 13, системы

«станок-приспособление-деталь» (СПИД) 14.

Автоматическая система управления содер- 45 жит также цепь обратной связи, состоящую из последовательно включенных двигателя вращения инструмента . (ДВИ) 15, датчика мощности (ДМ) 16 и контакта (К2) 17, подключенную своим выходом к первому входу узла сравнения УС1, и запоминаюшее устройство (ЗУ) 18, подключенное своим выходом к второму входу узла сравнеченные к его входам выходы блока, задания (БЗ) 21 и блока диффренцирования (БД) 22, вход которого подключен к выходу датчика мощности 16. Выход второго узла сравнения 20 соединен с входом переключателя (ПУ) 23, включающего в себя контакты К1 (19) и К2 (17).

Устройство работает следующим образом.

Для осуществления обработки деталь 1 закрепляют в держателях 2, вводят ее в соприкосновение с втулкой 4. Включают привод вращения детали и двигатель вращения инструмента, после чего от источника тока 6 подают технологический ток напряжением 5 — 7 В. Одновременно с подачей технологического тока в зазор подают электролит, обеспечивая при этом полное заполнение зазора. В результате протекания электрохимических процессов поверхностный слой детали растравливается на глубину 2 — 5 мкм, приобретая при этом пониженные прочностные свойства.

После выполнения указанных операций включают систему автоматического управления подачей шлифовального круга.

Сигнал от запоминаюшего устройства ЗУ поступает через узел сравнения УС1 на чувствительный релейный элемент ЧЭ, который включает постоянную поперечную подачу. Движение подачи создается двигателем 12, а величина задается механизмом поперечной подачи 13. Величину подачи, предварительно рассчитанную, задают несколько большей, чем скорость электрохимического растворения детали. Обычно она составляет 0,2 — 0,3 мм/мин. После того как произведено касание (момент времени tq, фиг. 2) алмазные зерна начинают внедряться в обрабатываемый материал с постоянной скоростью. При этом мощность резания растет не скачком и затем линейно, как в случае обычного шлифования, а по кривой, приближающейся к экспоненте (фиг. 3, сплошными линиями. показаны силы резания на единичном зерне при резании стали Х18Н9Т со скоростью

V =1 м/с и передним углом Т =0, пунктирными линиями — силы резания при тех же условиях, но по предварительно растравленной в течение 7. ==0,115 с поверхности) . Экспоне/нциальный характер возрастания мощности резания обуславливает постоянное возрастание производной от мощности по времени при постоянной скорости подачи, причем по величине производной можно судить об уровне внедрения абразивных зерен в дефектный слой.

После того как производная по мощности достигнет наперед заданной величины, формируемой блоком задания БЗ в момент времени ti (фиг. 2), сигнал на выходе узла сравнения УС2 станет положительным, и срабатывает переключатель ПУ. Переклю982863 чатель включит до конца работы контакт К2; и включит, а через небольшой промежуток времени, необходимый для запоминания фактической мощности, включит контакт К1.

На фиг. 2 показаны положения контактов

К1 и К2 в процессе работы устройства.

Единицей показано положение, соответствующее замкнутому состоянию контакта, а нулем — разомкнутому, После того как запоминающее устройство запомнит уровень мощности в момент 1, дальнейшее повышение мощности приведет к выключению подачи, так как на чувствительный элемент ЧЭ поступит с узла сравнения УС1 отрицательный сигнал. В дальнейшем система будет работать в режиме стабилизации мощности, включая в моменты времени tg, t4, 1в поперечную по-. дачу и выключая в моменты времени ta> когда фактическая. мощность соответственно больше или меньше зафиксированного в момент t значения вплоть до -выключения поперечной подачи в момент tz.

Таким образом, осуществляя процесс шлифования по предлагаемому способу с помощью предлагаемого устройства можно обеспечить внедрение абразивных зерен шлифовального круга на глубину, не превышающую глубины дефектного слоя, создаваемого в результате электрохимической обработки. Как показали исследования, при внедрении абразивного зерна на глубину,. не превышающую глубину предразрушенного слоя, условия его работы существенно отличаются от обычных. Это проявляется прежде всего в изменении самого характера процесса стружкообразования. Установлено, что в этих условиях отделяемый слой материала практически не претерпевает пластических деформаций, т. е. отсутствует пластическое течение срезаемого материала по передней грани режущего эле мента. Этому соответствуют. черезвычайно низкие усилия и температура резания. Последнее предопределяет низкий износ абразивного инструмента.

Таким образом, изобретение позволяет повысить производительность электроабразивного шлифования путем повышения износостойкости шлифовальных кругов и сокращения времени тем самым на их правку и замену.

Формула изобретения

1. Способ шлифования токопроводящих материалов, при котором управляют поперечной подачей шлифовального круга, поддерживая при этом постоянное значение мощности шлифования, отличйющийся тем, что, с целью повышения производительности обработки и стойкости шлифовальС4 ного кру1га при электроабразивном шлифовании, в процессе врезания круга осуществляют контроль производной от мощности шлифования по времени, при этом врезание Круга ведут при постоянной скорости его поперечной подачи до момента достижения

15 наперед заданного значения производной, фиксируют в этот момент величину мощности шлифования и принимают ее за эталонную в процессе дальнейшей обработки

2. Устройство для шлифования, содержащее систему автоматического управления поперечной подачей шлифовального круга, включающую узел сравнения, чувствительный элемент, привод поперечной подачи круга, цепь обратной связи, состоящую из последовательно включенных привода вращенИя, круга и датчика мощности, и запоминающее устройство,. отличающееся тем, что, с целью повышения производительности обработки и стойкости шлифовального круга при электроабразивном шлифовании, в него дополнительно введены второй

34 узел сравнения, блок задания, блок дифференцирования и переключатель, причем блок задания и блок дифференцирования подключены своими выходами к двум различным входам второго узла сравнения, а вход блока дифференцирования подключен, к выходу датчика мощности, выход второго узла сравнения подключен к переключа гелю, один контакт которого включен между выходом датчика мощности и вторым входом первого узла сравнения, а другой—

44 между входом запоминающего устройства и вторым входом первого узла сравнения. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Михелькевич В. Н. Автоматическое управление шлифованием. М., «Машиностроение», 1975, с. 170

982863

У Р

Тащима среза, ин фиг. У

Составитель Г. Гаизбург

Редактор P. Циника Техред И. Верее Ко рре к то р В. Бут яга

3a к а з 9796/16 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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