Устройство для абразивной обработки

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования при глубинном периферийном шлифовании материалов, склонных к прижогам и микротрещинам. В корпусе устройства коаксильно размещены установленный с возможностью вращения шпиндель 3 с абразивным инструментом в виде элементарных кругов 2 и шток 15, установленный с возможностью осевого перемещения. При этом устройство снабжено механизмом поворота абразивного инструмента, выполненным в виде прижимной шайбы 6, плоской винтовой конической пружины сжатия 7, направляющей шайбы 8 и зажимных гаек 9, а также в виде двух соприкасающихся дисков 4,5 с непараллельными торцами. Причем один из дисков 4 закреплен жестко, а второй 5 установлен с возможностью поворота посредством механизма, выполненного в виде втулки 12 с винтовыми пазами, направляющего штифта 14 и пальца 10. В результате за счет создания аксильно смещенного режущего слоя расширяются технологические возможности устройства. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Устройство относится к машиностроению и может быть применено при глубинном периферийном шлифовании материалов, склонных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин.

Известно устройство для абразивной обработки, содержащее коаксиально расположенные в корпусе и связанные с приводом вращения шпиндель и шток с оправками для абразивного инструмента и привод осевого перемещения штока относительно шпинделя в виде винтового механизма [1].

Это устройство обладает ограниченными технологическими возможностями, так как для осевого перемещения штока требуется остановка шпинделя, кроме того устройство не позволяет изменить угол наклона шлифовального круга с аксиально смещенным режущим слоем.

Известно устройство для абразивной обработки, содержащее коаксиально расположенные в корпусе и связанные с приводом вращения шпиндель с оправками для абразивного инструмента и привод осевого перемещения штока относительно шпинделя [2]. При этом привод осевого перемещения штока выполнен в виде кулачкового механизма.

Известное устройство также имеет ограниченные технологические возможности, так как не позволяет изменить угол наклона шлифовального круга с аксиально смещенным режущим слоем.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет создания аксиально смещенного режущего слоя.

Эта задача решается благодаря использованию предлагаемого устройства для абразивной обработки, содержащего корпус, в котором коаксиально размещены установленный с возможностью вращения шпиндель с абразивным инструментом и шток, установленный с возможностью осевого перемещения, при этом шпиндель выполнен с кольцевым пазом, а абразивный инструмент - сборным из отдельных элементарных абразивных кругов, кроме того устройство снабжено механизмом поворота абразивного инструмента относительно плоскости, перпендикулярной оси его вращения, выполненным в виде размещенных на шпинделе с одного торца абразивного инструмента прижимной шайбы, плоской винтовой конической пружины сжатия, направляющей шайбы и зажимных гаек и расположенных с другого торца абразивного инструмента двух соприкасающихся дисков с непараллельными торцами, причем один из дисков закреплен жестко, а второй выполнен с внутренним пазом и установлен с возможностью поворота посредством механизма, выполненного в виде установленной на штоке с возможностью вращения втулки с винтовыми пазами на внутренней поверхности, направляющего штифта, запрессованного на штоке и размещенного в пазах втулки, и пальца, закрепленного на втулке и расположенного в пазах шпинделя и указанного диска. Помимо этого, в качестве элементарных абразивных кругов устройство содержит отрезные круги.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для абразивной обработки, осевой разрез; на фиг. 2 - схема съема припуска, вид А на фиг. 1 и 3; на фиг. 3 - схема съема припуска, осевой разрез; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство для абразивной обработки содержит сборный абразивный инструмент 1, который выполнен из отдельных элементарных абразивных кругов 2, количество последних определяется из условия n = H/H_o, где H - общая высота сборного абразивного инструмента; H_o - высота элементарного абразивного круга.

Составленный таким образом абразивный инструмент устанавливается на шпинделе 2 подвижно с возможностью изменения угла "а" наклона к плоскости, перпендикулярной оси вращения. Для этой цели на шпиндель установлены с одного торца абразивного инструмента два соприкасающихся с непараллельными торцами диска 4 и 5, причем диск 4 закреплен жестко, а диск 5 выполнен с внутренним пазом и установлен с возможностью осевого поворота.

С другого торца сборного абразивного инструмента размещены: прижимная шайба 6, плоская винтовая коническая пружина сжатия 7, направляющая шайба 8 и зажимные гайки 9.

Подвижный диск 5, на который опирается сборный абразивный инструмент 1, имеет возможность принудительного осевого по цилиндрической поверхности "а" шпинделя 3. С этой целью в пазу отверстия диска 5 расположен палец 10, проходящий через круговой паз 11 шпинделя и запрессованный в подвижную втулку 12.

На внутренней поверхности отверстия втулки 12 выполнены направляющие винтовые пазы 13 с боковыми поверхностями "б", которые взаимодействуют с направляющим штифтом 14 механизма поворота 5. Механизм поворота диска 5 выполнен в виде штока 15 с закрепленными на нем упомянутым направляющим штифтом 14. Последний при своем продольном перемещении заставляет вращаться втулку 12. Шток 15 установлен с возможностью перемещения в осевом отверстии шпинделя 3. Шпиндель 3 установлен с возможностью свободного вращения в корпусе 16 с помощью подшипников 17. Для передачи крутящего момента на шпиндель 3 на последнем предусмотрен шкив 18. Между винтом исполнительного механизма (ИМ) и торцом штока 15 установлен упорный подшипник 19.

Для предотвращения поворота штока 15 относительно шпинделя 3 в отверстии последнего со стороны шкива 18 установлена опорная втулка 20 со шпонкой 21, которая взаимодействует с продольным пазом 22 штока 15.

Работа предлагаемого устройства для абразивной обработки заключается в следующем. Корпус 16 закрепляют в шлифовальной бабке станка, а заготовку на столе или в патроне станка. Шпинделю 3 сообщают вращательное движение через клиноременную передачу и шкив 18. Заготовке передают движение подач S_пр и S_п вдоль и поперек обрабатываемой плоскости или заготовку вращают и передают относительное движение подачи S_пр вдоль обрабатываемой поверхности при круглом шлифовании. Перед обработкой сборный шлифовальный круг правят при угле наклона α = 0. Затем передают исполнительному механизму команду на поворот сборного шлифовального круга на угол α, который зависит от глубины шлифования t, наружного диаметра D₀ шлифовального круга, и выбирают из условия α ≥ arccos(1-2t/D₀). Исполнительный механизм перемещают в осевом направлении шток 15, при этом направляющий шток 14 вращает втулку 12, которая посредством пальца 10 передает вращение подвижному косому диску 5. Подвижный 5 и неподвижный 4 диски имеют непараллельные торцы, которые выполнены под углом α/2, и, находясь в соприкосновении, могут образовывать между внешними торцами угол от 0 до α. Поворотом подвижного диска 5 обеспечивается установка и плавная регулировка угла наклона от нуля до α составного шлифовального круга 1 относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения.

Установка сборного круга под углом α превращает цилиндрическую периферийную режущую поверхность в овальную, с циклически повторяющимися участками: с убыванием до R_min и возрастанием до R_max радиуса профиля R_пр = D/2.

На каждом циклически повторяющемся участке имеют место два состояния процесса шлифования. На части участка, которая соответствует убыванию радиуса профиля относительно оси вращения, съем припуска осуществляется с увеличенной подачей. На части участка, которая соответствует возрастанию радиуса профиля - съем припуска осуществляется с уменьшенной подачей. Таким образом, циклично повторяющиеся участки профиля инструмента, загруженные неодинаково, позволяют вести обработку с использованием всей периферийной рабочей части с сохранением преимуществ процесса прерывистого шлифования.

Предлагаемое устройство позволяет устанавливать сборный шлифовальный круг под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, и плавно изменять угол от нуля до α, не останавливая процесс обработки, позволяет совместить черновое (α_max), получистовое (α_ср) и чистовое (α = 0) шлифование (выхаживание) в один прием без переустановок инструмента (изделия).

Плавный переход впадин в выступы с одновременным перемещением зоны резания в осевом направлении способствует плавному увеличению и уменьшению снимаемого припуска за оборот сборного шлифовального круга, что характеризует процесс обработки как безударный и виброустойчивый.

Составленная из отдельных элементарных кругов 2 конструкция сборного инструмента 1, используемая в предлагаемом устройстве для абразивной обработки, обеспечивает большую толщину и меньшую ширину среза, приходящуюся на каждый отдельный элементарный круг 2 сборного шлифовального круга 1, т.е. воспроизводится последовательная, генераторная схема резания. Каждый элементарный круг 2 на участках возрастания и убывания радиуса профиля снимает припуск как торцовой поверхностью, так и периферией - в виде узких слоев. Эта схема резания дает возможность использовать повышенные режимы обработки и процесс шлифования сопровождается меньшей тепловой напряженностью по отношению к обычному шлифованию.

Предлагаемое устройство для абразивной обработки обеспечивает снижение величины шероховатости обрабатываемой поверхности на 1-2 класса и расширяет технологические возможности за счет изменения угла наклона сборного шлифовального круга без остановки вращения, при этом использование всей периферийной рабочей части инструмента по сравнению с прерывистыми кругами повышает его размерную и общую стойкость, а в совокупности с совмещением чернового получистового и чистового проходов - производительность и качество обработки.

Литература Патент США N 3141268, кл. 51-168, 1964.

А.с. СССР N 1085771, кл. B 24 B 5/00, 1984 - прототип.

Формула изобретения

1. Устройство для абразивной обработки, содержащее корпус, в котором коаксиально размещены установленный с возможностью вращения шпиндель с абразивным инструментом и шток, установленный с возможностью осевого перемещения, отличающееся тем, что шпиндель выполнен с кольцевым пазом, а абразивный инструмент - сборным из отдельных элементарных абразивных кругов, при этом устройство снабжено механизмом поворота абразивного инструмента относительно плоскости, перпендикулярной к оси его вращения, выполненным в виде размещенных на шпинделе с одного торца абразивного инструмента прижимной шайбы, плоской винтовой конической пружины сжатия, направляющей шайбы и зажимных гаек и расположенных с другого торца абразивного инструмента двух соприкасающихся дисков с непараллельными торцами, причем один из дисков закреплен жестко, а второй выполнен с внутренними пазами и установлен с возможностью поворота посредством механизма, выполненного в виде установленной на штоке с возможностью вращения втулки с винтовыми пазами на внутренней поверхности, направляющего штифта, запрессованного на штоке и размещенного в пазах втулки, и пальца, закрепленного на втулке и расположенного в пазах шпинделя и указанного диска.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве элементарных абразивных кругов оно содержит отрезные круги.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4