Способ глубинного шлифования цилиндрической детали

 

Изобретение относится к машийостроению и может быть использовано при изготовлении цилиндрических деталей . Целью изобретения является повышение производительности шлифования путем управления нагрузкой, действующей на максимально выступающее зерно , определяющей интенсивность износа круга. Врезание осуществляют на полнзда глубину резания с переменной . скоростью подачи, а обработку ведзгг при постоянной скорости вращения детали, которую определяют после измерения мощности шлифования при обработке детали из партии одинаковых деталей по математической зависимо- - сти. 3 ил... 1 табл. с S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 24 В 1/00, 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1199594 (21) 4225397/25-08 (22) 05.01.87 (46) 30.09.88. Бюл. ¹ 36 (71) Специализированный проектный . конструкторско-технологический институт по разработке и внедрению автоматизированных систем для оборудования с программным управлением (72) Ф. В. Новиков и А. А. Якимов (53) 621.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1199594, кл. В 24 В .1/00, 1984. (54) СПОСОБ ГЛУБИННОГО ШЛИФОВАНИЯ

ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ДЕТАЛИ (57) Изобретение относится к машийоSU» 1426756 Д 2 строению и может быть использовано при изготовлении цилиндрических деталей. Целью изобретения является повышение производительности шлифования путем управления нагрузкой, действующей на максимально выступающее зерно, определяющей интенсивность износа круга. Врезание осуществляют на полную глубину резания с переменной . скоростью подачи, а обработку ведут при постоянной скорости вращения детали, которую определяют после измерения мощности шлифования при обработке детали из партии одинаковых деталей по математической зависимо- . сти. 3 ил, 1 табл.

1426756

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано .при шлифовании .цилиндрических деталей.

Целью изобретения является повы шение производительности шлифования путем управления нагрузкой, действующей на максимально выступающее зерно и определяющей интенсивность из- щ йоса круга.

На фиг. 1 приведена расчетная схема процесса шлифования, на фиг. 2— экспериментально установленная зависимость относительного расхода алмаза 15 от глубины шлифования; на фиг. 3— блок-схема устройства для реализации способа.

На фиг, 1 обозначено. 1 - шпифоввльный круг; 2 - уровень связки zpy- 2g га; 3 — режущие зерна круга; 4 - из- . ношенные части зерен., Выделим слой зерен d„, имеющих высоту выступления над связкой (Ь-ys) и опишем закономерность образования 25 профиля от их наложения на плоскость образца, совпадающую с диаметральной плоскостью круга. При взаимном горизонтальном движении d зерен и радиальном движении образца на его поверхности будут образовываться срезы различной толщины, подчиняющиеся равномерному закону распределения. Для1 онисания процесса наложения зерен введем относительн йо полноту профиля - характеристикч, по структуре построения аналогичную относительной опорной длине микропрофиля обработанной поверхности детали, которая имеет вид

О 06Ц (4) Н =

40 -Н-- =. (1-1? (б) Выразим параметр через площадь единичного среза S

S= tgfH - tg) Х = tgf x х Н (1- ) (7) где а

S (1 — y }

2 S

Н2 (8) 55 Подставляя (8) в (5), имеем (2) l

3 v Ъ 1п (1 -Е) (9) К yg) S

- d>/as + 2 t II ° (-;)3

У 7 диаметр верхнего основания зерна, м; ширина шлифования, м, угол нри вершине зерна;

1 и Т d)9 общее число зерен, участвующих в резании при движении образца в слое зерен высо той Ъ;

Ь и = К В ° ч„р — 7-- ч*ет где ч „- скорость круга, . M/c

Суммарный профиль от таких срезов получим вероятностным суммированием, для чего перейдем от Я, (у) к противоположной функции Ф; (у) 1 " 1:1 (y) и воспользуемся теоремой умножения независимых случайных величин

1„ П

«б (з (а) + (Ца) 1

У(у)=.П У;(у) (3) Относительную, полноту профиля от всех зерен, участвующих в резании, получим умножением P(y) от всех элементарных слоев зерен, Величину а> представим выражением аз = 2 tgP (y уЭ), в котором (ya - ys) заменим ((y - уз), где ) = 0 — 1 параметр, характеризующий степень износа зерна до момента его объемного разрушения.

После преобразований имеем у (» gà) g3

Уровень у =. Я, при достижении которого произойдет полный съем объема металла с поверхности движущегося образца режущими зернами круга, получим из условия Е„(у = Н) = 0,9

Максимальную толщину среза Н„„„, определим из зависимОсти Нр,, = (1

- }н

Учитывая, что угол при вершине зерна в среднем равен 90, т.е, tgg

1 получим

3 1426756

Соответственно Н „„, с учетом (1 +

+ ) ) - "1 спишется

b= (1-F) Х (17) .5 (1О) макс

Эщ (1-Е) (18) Площадь среза S выразим через тангенциальную составляющую нагрузку P 1Р действующую на максимально выступающее зерно: где ч„ — скорость детали, и/с; вЂ,глубина шлифования, м;

1 1

+ .—, R„, R - соответ15 ственно радиусы детали и круга, м;

Х вЂ” зернистость круга, м;

m — объемная концентрация круга, %; (1-Е) †коэффицие, характеризующий величину выступания зерен над связкой.

Тогда параметр выразится

S = — ) 8

А HG

0iT5 2

Нма кс

Параметр Н макс с учетом (16) ° (17) и (18) определится (600 в Х v „ 2t Р А )

, мокс m ° . v ° P2

«р (20) Р o, t5

Нма«с ° (12)

В данную зависимость входят параметры Р и А, первый иэ которых в установившемся процессе шлифования принимает значение, равное прочности зерна на раздявливание, второй — значение, определяемое расчетно-экспериментальным путем. Для его установления при заданных исходных данных измеряется мощность шлифования N .и пересчетом определяется А. Выразим А ! через N ° В общем виде мощность шлифования И равна (2!) где Я „ - мгновенная площадь среди всеми режущими зернами круга, (22)

«р

С учетом преобразованной зависимоА сти () = окончательно мощность о,т5

Нмакс шлифования определяется

2 2 (ЗЬ vq« 1n (1 Eo) A (13) 4р мокс К v P

05 Р (14)

Получим зависимость для определе 5р ния параметра g

Ф,5

Нмакс А 3b дет 1n(l-Ес) ° А акс

Р К ° vg) Р

55 где С> — условное напряжение резания, которое с достаточной для практики точностью аппроксимируется зависимостью где А - параметр, характеризующий прочностные свойства обраба.Н тываемого материала, - P

Окойчательно площадь среза $ при мет вид

Подставляя (12) в (10), имеем

С учетом (12) и (13) параметр Н определится

Параметры ч b К применительно к обработке цилиндрической детали представим следующим образом .

Д ч „- ч, 12 с р, (16) А 600е Х v T 2 tf3 À — з 2

НР (19) 5 !426756 6

И=о А (° ш ° ч ° Р ет М теля вели с постоянной скоростью детали v, равной vAåã = 0»1 м/мин.

00 в Х .v« 2 tp А четв В .дет о (23) . Измеренная мощность шлифования для б такого режима резания составила N = 510 Вт.

Скорость детали ч ;, для всей партии деталей устанавливалась в соответствии с зависимостью

1О откуда параметр А выразится

В чдеш, <о х

6 00- Х ЯР

m° - ч о,6

q )о,4 N 1<д, чдет х „р „), / ю». о

Р . Од5 (24}

600 Ф Х v„„, 42 t,p

В данном случае параметры ч и t дЕт отличны от аналогичных параметров, входящих в вышеприведенные зависимо сти, поэтому обозначим их в (24} как чдет и йо, Подставляя (24). в (19) и разрешая зависимость (19) относительно v>er имеем

Принимая глубину шлифования t

20 равной t 0,3 мм, и подставляя в приведенную зависимость для определения v èñõîäíûå данные . ш !00

Х = О,!4 10 м; К„, 0,15 м;

600 в Х 2р чдвт -60 в х

m чир (! . о,4 . (Д 0,6 о,s P ° В и

25 м; р 16,7 —;

1 °

-з

В =8 10 м;

1 дет р=0,8Н3

30 (Oэ,88 чдет 30 M/c; чдвт

= 0,0017 м/с, t 0,5 lp м;

Таким образом получена формула для расчета скорости детали v

По схеме глубинного шлифования пфо- t 0,3 lp м, получим производилась обработка партии цилинд-,35 рических деталей диаметром 200 мм и „ = 60 600 3 14 0,00274 10 5 78

väàò шириной 8 мм из стали кругом диаметром 300 мм с характеристиками — КР

I обработке детали представителя из пар-40 (p 3 ° l p )

У тии деталей глубина шлифования прини-. малась равной t, 0,5 мм, а скорость 0 0017 круга ч„ 30 м/с. Вреэание на пол- (О 5 10= )оЗ в ную глубину резания осуществлялось. с переменной скоростью подачи, изменяющейся в соответствии с зависимость навливалась постоянной для всей парЯ„ 0,30-0,1 м/мин, где t — текущая тии обрабатываемых деталей. глубина резания, мм-. Для проверки правильности выполРасчетные значения Б„ в зависимо,ненных расчетов проводились эксперисти от t приведены в таблице. . 50 ментальные исследования относитель-. но расхода алмаза.

На фиг. 2 приведена эксперимен} е,мм0 01.02030405 ю ° э в э4 0 5 тально установленная зависимость относительно расхода алмаза q от глубиS» /мин 0,3 О,Я9 0,28 0,27 0 25 Ов25 ны шлифования при постоянном значении v,, 0,3 м/мин для условий шлифования, принятых при расчете скорости детали. Следуя приведенной зависимости, минимум относительного расПосле врезания на полную глубину резания обработку детали-представи56 8, ется в блок 15, затем в блок 17, где производится вычисление скорости детали v4e - В соо тв е тств ии с зависимостью, приведенной выше ° Сигнал с блока 17, пропорциональный установленной скорости детали-представителя, подается в блок 18 управления приводом вращения детали.

Обработку всех последующих деталей партии ведут при скорости вращения детали, значение которой определено на детали-представителе и введено в блок 18 управления, Для поддержания высокой режущей способности круга используют непрерывную электроэрозионную правку круга. Дпя этого шлифовальный круг на токопроводящей связке изолируют от шпинделя станка. Выход генератора униполярных импульсов положительным полюсом присоединяют к кругу, а отрицательным — к детали. При указанной полярности происходит электроэроэионный процесс удаления связки круга и обновление выступающих алмазных se" рен.

14267

Фо рм ул а из о б р е т е н ия

Способ глубинного шлифования ци" линдрической детали по авт. св, 9 1 199594, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности шлифования путем управле ния нагрузкой, действующей на максимально выступающее зерно круга, при врезании на полную глубину резания в одну из деталей партии вновь заправленным кругом измеряют мощность шлифования, при этом скорость враще: ния детали для всей партии выбирают по формуле

r )" стАе 60 кр о,Е (1 — у )ее .ь! <Д чАет х ) —, м/мин, о,э P ° В

t o объемная концентрация кру. га, %; скорость круга, м/с; где m сткр прив еденный радиус, 1 1

R кр Rьет со о тв е тс тв енно . радиусы круга и детали, м;

R кр H 1 дет хода алмаза, соответствующий значению = 0,88, достигается при глубине шлифования, равной t = 0,3 мм. Это значение равно принятой в расчетах. глубине шлифования

Следовательно, при одинаковых значениях t расхождение расчетной величины vA = 0,4 м/мин и эксперименTBJIBHoH väey = 0,3 M/MHH нахоДитсЯ B 10 пределах 30%, что вполне приемлемо для практических целей.

Для непрерывного поддержания стабильности работы круга из СТМ на металлической связке в предложенном 15 способе шлифования могут быть исполь зованы известные способы электроэрозионной или электрохимической правки круга.

На фиг. 3 приведена блок-схема 20 устройства для реализации предложенного способа.

Устройство содержит круглошлифовальный станок 5, оснащенный датчиком

6 активного контроля перемещения: круга, датчиком 7 активного контроля диаметра обрабатываемой детали 8, датдатчиком 9 измерения мощности шлифования, привод 10 вращения детали, шлифовальный круг 1, привод 11 враще- 30 ния круга, привод 12 поперечной подачи, блок 13 управления приводом поперечной подачи, усилительные блоки

14, 15, 16, блок 17 вычисления скорости вращения детали, блок 18 управ- З5 ления приводом вращения детали, генератор 19 униполярных импульсов.

Шлифование осуществляется следующим образом.

Шлифовальный круг I после правки 40 подвс.цят до касания с вращающейся деталью-представителем 8 из партии одинаковых деталей и производят врезание с переменной скоростью поперечной подачи в соответствии с зависимостью 45

- SI, = 0,30-0,1 t регулируемой блоком

13 управления приводом поперечной подачи. Датчиком 6 измеряют величину перемещения круга, соответствующую глубине резания. Датчиком 7 измеряют 5О диаметр детали 8. Сигнал, пропорциональный этой величине, подается в блок 14 затем в блок 17. При достижении заданной глубины резания привод

12 поперечной подачи отключается, а обрабатываемой детали 8 сообщается равномерное вращательное движение со скоростью v>e . Датчиком 9 измеряется мощность шлифования и сигнал пода142б756

1О

В

С

+p,ет о и "a

10 ширина шлифования, м; тангенциальная составляющая нагрузки, действующей на максимально. выступающее зерно круга, Н; мощность шлифования, Вт; глубина шлифования, м; соответственно скорость детали, м/с, и глубина шлифования, м, при которых произв одится измерение мощности шлифования; — параметр, определяющий степень износа максимально выступающего зерна до

его объемного разрушения или выделения из связи;

Х вЂ” зернистость круга, м.!

426756

Составитель А. Шутов

Редактор М. Бандура Техред М.Ходанич Корректор В. Романенко Заказ 4809/!4 Тираж 678 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11ЭС35, Москва., Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,.4 ,/