Способ шлифования многоступенчатых поверхностей деталей сборным абразивным инструментом



Способ шлифования многоступенчатых поверхностей деталей сборным абразивным инструментом
Способ шлифования многоступенчатых поверхностей деталей сборным абразивным инструментом
Способ шлифования многоступенчатых поверхностей деталей сборным абразивным инструментом
B24B1 - Станки, устройства или способы для шлифования или полирования (шлифование зубчатых колес B23F, винтовой резьбы B23G 1/36, путем электроэрозионной обработки B23H; путем пескоструйной обработки B24C, инструменты для шлифования, полирования и заточки B24D; полирующие составы C09G 1/00; абразивные материалы C09K 3/14; электролитическое травление или полирование C25F 3/00, устройства для шлифования уложенных рельсовых путей E01B 31/17); правка шлифующих поверхностей или придание им требуемого вида; подача шлифовальных, полировальных или притирочных материалов

Владельцы патента RU 2258595:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании многоступенчатых поверхностей втулок и валов, колец многорядных подшипников, шарошек буровых долот и др. деталей. Шлифование производят сборным абразивным инструментом, включающим круги со сплошной и прерывистой рабочими поверхностями. Инструменту сообщают поперечную подачу на врезание. Длину рабочей поверхности режущих выступов каждого прерывистого круга определяют из условия равенства средней глубины внедрения абразивных зерен сплошного и прерывистого кругов в обрабатываемый материал в любой фиксируемый момент времени шлифования. Приведена расчетная формула для определения упомянутой длины в зависимости от радиусов сплошного и прерывистого кругов, радиусов ступеней детали, длин кривой контакта прерывистого и сплошного кругов с деталью и числа режущих выступов прерывистого круга. Такие действия повышают точность взаимного расположения ступеней детали за счет обеспечения стабильности взаимодействия сборного инструмента и детали в каждом обрабатываемом сечении. 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к обработке многоступенчатых поверхностей деталей и может быть использовано для обработки ступенчатых втулок и валов, колец многорядных подшипников, шарошек буровых долот и др. деталей.

Известен способ шлифования многоступенчатых деталей (а.с. №795889, В 24 В 1/00, В 24 В 5/12), при котором шлифование всех ступеней детали производят одновременно несколькими соосно установленными кругами с прерывистыми рабочими поверхностями, при этом отношение длины рабочей поверхности шлифовального круга к длине взаимодействующей с ней поверхности заготовки постоянно.

Недостатком данного способа является то, что он не учитывает влияние режимов шлифования (частоты вращения и скорости круга и детали, поперечной подачи), которые оказывают влияние на все показатели обработки: силу резания, шероховатость шлифованной поверхности, мгновенную температуру в зоне работы зерна, износ шлифовального круга. Так как шлифовальный блок составлен из кругов разных диаметров, окружные скорости которых различны, то это приводит к неравномерному радиальному износу шлифовальных кругов и, соответственно, не обеспечивается высокая точность перепадов диаметров каждой обрабатываемой ступени.

Наиболее близким по технической сущности является способ шлифования многоступенчатых деталей (патент №2136475, В 24 В 1/00, 5/02, В 24 D 17/00), в котором используют прерывистые круги с уменьшающейся длиной режущих выступов в направлении от периферии кругов к центру. Длина выступов определяется из условия постоянства толщины снимаемого слоя во всех поперечных сечениях взаимодействующих поверхностей круга и детали в любой фиксируемый момент времени шлифования по формуле

где lni - длина режущего выступа круга i-го радиуса; Vкci - окружная скорость сплошного круга i-го радиуса; V∂с - окружная скорость ступени детали, обрабатываемой сплошным кругом; V∂c - окружная скорость ступени детали, обрабатываемой прерывистым кругом; dn - диаметр ступени детали, обрабатываемой прерывистым кругом; Dni - i-ый диаметр прерывистого круга; nш- частота вращения шпинделя шлифовального блока, dc - диаметр ступени детали, обрабатываемой сплошным кругом; Dci - i-ый диаметр сплошного круга.

Этот способ тоже не обеспечивает высокую точность взаимного расположения поверхностей ступеней. Это вызвано тем, что длина режущих выступов lni определена зависимостью, не учитывающей величину поперечной подачи, которая необходима для съема припуска при врезном шлифовании и которая так же, как и другие режимы шлифования, влияет на условия взаимодействия инструмента и заготовки. В связи с этим круги, составляющие инструмент, изнашиваются неравномерно, что приводит к снижению точности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей. Частые периодические правки шлифовальных кругов, применяемые с целью обеспечения требуемой точности взаимного расположения ступеней детали, увеличивают расход шлифовальных кругов, правящего инструмента и снижают технико-экономические показатели технологического процесса.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что шлифование производят сборным абразивным инструментом, составленным из кругов со сплошной и прерывистой рабочей поверхностью. При этом сборному абразивному инструменту сообщают поперечную подачу на врезание, а длину рабочей поверхности режущих выступов определяют из условия равенства средней глубины внедрения абразивных зерен сплошного и прерывистых кругов в обрабатываемый материал в любой фиксируемый момент времени шлифования.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности взаимного расположения ступеней детали за счет обеспечения стабильности взаимодействия шлифовального инструмента и заготовки в каждом обрабатываемом сечении.

Длина рабочей поверхности режущих выступов в поперечном сечении каждого прерывистого круга вычисляется по формуле, которая учитывает длину контакта сплошного и прерывистых кругов с заготовкой (фиг.1), зависящую от всех режимов шлифования, в том числе и от поперечной подачи

где Rс - радиус сплошного круга, мм; rnpi - радиус поверхности заготовки, контактирующей с прерывистым кругом, мм; rс - радиус поверхности заготовки, контактирующей со сплошным кругом, мм; Lnрi - длина кривой контакта прерывистого круга с заготовкой, мм; Lс- длина кривой контакта сплошного круга с заготовкой, мм; Ni - число режущих выступов прерывистого круга.

Средняя глубина внедрения абразивных зерен в заготовку определяется по зависимостям:

- для сплошного круга

- для прерывистых кругов

где nk - частота вращения инструмента, об/мин; n - частота вращения детали, об/мин; t - глубина шлифования, мм; lср - средний шаг между зернами, мм.

Длина кривой контакта L при различных видах круглого шлифования с учетом всех режимов обработки определяется по формулам:

- для наружного встречного шлифования

- для наружного попутного шлифования

- для внутреннего встречного шлифования

- для внутреннего попутного шлифования

где Vn - поперечная подача, мм/мин.

Сущность изобретения иллюстрируется схемами (фиг.1, 2, 3). На оправку 7 жестко посажены прерывистые шлифовальные круги 1, 2 радиусами Rnp1 и Rnp2 и сплошной шлифовальный круг 3 радиусом Rс, которые контактируют со ступенями детали 4, 5, 6, имеющими радиусы rпр1, rпр2 и rс соответственно (фиг.2). Длина режущих выступов прерывистых кругов уменьшается от периферии круга к центру в зависимости от степени износа сплошного шлифовального круга и определяется из условия равенства средней глубины внедрения абразивных зерен в обрабатываемый материал в любой фиксируемый момент времени шлифования во всех поперечных сечениях взаимодействующих поверхностей круга и заготовки (фиг.3).

Реализацию способа покажем на конкретном примере. Обработке подвергается шарошка бурового долота. Марка шлифовальных кругов - 24А16НСМ17К6А.

Исходные данные для расчета:

- радиус прерывистого круга 1 Rnр1=90 мм,

- радиус прерывистого круга 2 Rnр2=70 мм,

- радиус сплошного круга Rc=60 мм,

- радиус ступени 4 rnр1=110 мм,

- радиус ступени 5 rnр2=90 мм,

- радиус ступени 6 rс=80 мм,

- радиус предельно изношенного прерывистого круга 1 Rизн1=70 мм,

- радиус предельно изношенного прерывистого круга 2 Rизн2=50 мм,

- радиус предельно изношенного сплошного круга Rcизн=40 мм,

- частота вращения абразивного инструмента nk=5000 об/мин,

- частота вращения детали n=60 об/мин,

- поперечная подача Vn=0,6 мм/мин,

- глубина шлифования t=0,01 мм.

Результаты расчетов, выполненных по зависимостям 2 и 3, показывают, что при традиционном способе шлифования средняя глубина внедрения абразивных зерен в материал заготовки в каждой обрабатываемой ступени различна (табл.1).

Для достижения технического результата необходимо, чтобы средняя глубина внедрения зерен в материал во всех поперечных сечениях взаимодействующих поверхностей инструмента и заготовки была одинакова в каждый фиксируемый момент времени шлифования.

Указанное условие обеспечивается за счет изменения суммарной длины режущих выступов прерывистого круга. Для этого определим azвс при обработке каждой ступени и приравняем правые части полученных выражений

После преобразования получим формулу (1) для определения длины режущих выступов прерывистых кругов.

В таблице 2 приведены расчетные значения общей длины режущих выступов прерывистых кругов и длины режущей части сплошного круга (lс), которые определены с учетом всех режимов шлифования (в том числе поперечной подачи) и обеспечивают равенство средней глубины внедрения абразивных зерен сплошного и прерывистых кругов в обрабатываемый материал в любой фиксируемый момент времени шлифования.

Использование предлагаемого способа позволяет обеспечить стабильность условий взаимодействия шлифовального инструмента и заготовки в каждом обрабатываемом сечении и достичь более равномерного радиального износа рабочих поверхностей сборного шлифовального инструмента, а следовательно, значительно повышается точность взаимного расположения каждой обрабатываемой ступени.

Таблица 1
Радиусы шлифовальных кругов, ммРадиусы обраба-тываемых ступеней, ммДлина кривой контакта кругов с заготовкой, ммОбщая длина режущей поверхности шлифовальных кругов по прототипу (lni, lc), ммСредняя глубина внедрения зерен (azвс), мкм
Rпр исх1=901103,1933560,064
Rпр(50%)1=802,462860,104
Rпр изн1=701,992170,169
Rпр исх2=70902,5493620,065
Rпр(50%)2=601,9322960,104
Rпр изн2=501,532360,165
Rс исх=60802,2263770,063
Rс(50%)=501,6643140,102
Rс изн=401,292510,164

Таблица 2
Радиусы шлифовальных кругов, ммРадиусы обрабаты-ваемых ступеней, ммДлина кривой контакта кругов с заготовкой, ммОбщая длина режущей поверхности шлифовальных кругов по предлагаемому способу (lрежi·Ni, lc), ммСредняя глубина внедрения зерен (аzвс), мкм
Rпр исх1=901103,1933610,063
Rпр(50%)1=802,462920,102
Rпр изн1=701,992240,164
Rпр исх2=70902,5493700,063
Rпр(50%)2=601,9323040,102
Rпр изн2=501,532380,164
Rс исх=60802,2263770,063
Rс(50%)=501,6643140,102
Rс изн=401,292510,164

Способ шлифования многоступенчатых поверхностей деталей сборным абразивным инструментом, при котором шлифование производят кругами со сплошной и прерывистой рабочей поверхностью, отличающийся тем, что сборному абразивному инструменту сообщают поперечную подачу на врезание, а длину рабочей поверхности режущих выступов каждого прерывистого круга определяют из условия равенства средней глубины внедрения абразивных зерен сплошного и прерывистого кругов в обрабатываемый материал в любой фиксируемый момент времени шлифования и вычисляют по формуле

где Rc - радиус сплошного круга, мм;

rnpi - радиус поверхности заготовки, контактирующей с прерывистым кругом, мм;

rс - радиус поверхности заготовки, контактирующей со сплошным кругом, мм;

Lnpi - длина кривой контакта прерывистого круга с заготовкой, мм;

Lc - длина кривой контакта сплошного круга с заготовкой, мм;

Ni - число режущих выступов прерывистого круга.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для совмещенной токарно-абразивной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей типа валов. .

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться при совмещенной токарно-абразивной обработке наружных цилиндрических поверхностей деталей типа валов.

Изобретение относится к обработке многоступенчатых деталей и может найти применение при обработке беговых дорожек лап и шарошек буровых долот. .

Изобретение относится к обработке многоступенчатых деталей и может найти применение, например, при обработке беговых дорожек шарошек и лап буровых долот. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для чистовой комбинированной абразивной обработки металлов и сплавов, склонных к появлению прижогов и микротрещин в процессе обработки.

Изобретение относится к глубинному периферийному шлифованию материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в станках, в частности шлифовальных для обработки профильных соединений, кулачков волновых передач агрегатов летательных аппаратов типа солнечных батарей, антенн и др.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при отделочной обработке отверстий деталей из труднообрабатываемых металлов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для эффективной чистовой алмазно-абразивной обработки заготовок из различных металлов, предрасположенных к дефектообразованию.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для финишной обработки деталей с использованием энергии ультразвуковых колебаний. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при обработке внутренних поверхностей вращения как с постоянным, так и с переменным диаметром по длине отверстия.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для эффективной предварительной и окончательной обработки заготовок абразивным кругом. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении инструмента для механической обработки с целью резания металла, удаления шлака, продуктов коррозии, прокатной окалины, заусенцев на фрезерных, многопозиционных и многооперационных станках.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на операциях шлифования заготовок из адгезионно-активных материалов. .

Изобретение относится к области ультразвуковой (УЗ) техники, а именно к устройствам для ультразвуковой размерной обработки твердых и хрупких материалов, предназначенным для комплектации как стационарных, так и переносных УЗ-станков для выполнения как вертикальных, так и горизонтальных или наклонных отверстий в стекле, бетоне, керамике, камне и аналогичных материалах.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при безразмерной окончательной обработке поверхностей деталей лепестковыми кругами. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для алмазно-абразивного полирования любых поверхностей
Наверх