Устройство для подачи твердого смазочного материала на шлифовальный круг

Предлагается устройство для подачи модифицированного твердого смазочного материала (ТСМ), например, мелкодисперсным керамическим абразивом, на шлифовальный круг, включающее бачок для ТСМ, тепловой элемент, установленный в нижней части бачка, устройство регулирования температуры ТСМ, связанное с бачком и тепловым элементом, смеситель с питающей трубкой для подвода ТСМ, установленный в верхней части бачка, сопло, электрически изолированное от бачка и смесителя и включенное в электрическую цепь, устройство подготовки сжатого воздуха, систему трубопроводов и пускорегулирующую аппаратуру, лопастную мешалку, установленную у дна бачка для ТСМ, позволяющую поддерживать однородность оседающей смеси расплавленного модифицированного ТСМ.

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к обработке заготовок деталей машин резанием с применением шлифовальных кругов (ШК), в частности при внутреннем шлифовании (ВШ), твердых и пластичных смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) в расплавленном распыленном состоянии, и может быть применено в любой другой области.

Известно перемешивающее устройство используемое для приготовления однородных смесей и эмульсий (патент РФ 2143945 С1, МПК⁷ В01F 5/00, опубл. 01.10.2000 в БИ 30), включающее напорный трубопровод и стаканообразный корпус, установленный на конце напорного трубопровода с возможностью вращения, состоит из двух стаканообразных частей, обращенных открытыми сторонами друг к другу, образующих одну полость, а отверстия, выполненные на цилиндрических элементах корпуса тангенциально к их внутренним поверхностям, имеют различные направления. Наличие двух частей корпуса, вращающихся в различные стороны, отсутствие электродвигателя для вращения перемешивающего устройства снижает энергоемкость процесса и повышает эффективность приготовления жидкостей.

Областью применения данного аналога является приготовление однородных смесей и эмульсий, изначально находящихся в жидком агрегатном состоянии.

Известен барботер, обеспечивающий насыщение жидкостей газами и их перемешивание (А.С. 1692632 А1, МПК⁵ В01F 7/10, опубл. 23.11.1991 в БИ 43), содержащий корпус с днищем и установленный на оси вал с перемешивающим устройством и лопастями выполненными в виде постоянных магнитов, цилиндрическую обечайку с крышкой, впускные и выпускные клапана установлены в днище и на боковой поверхности обечайки, установленной под днищем корпуса, крышка обечайки выполнена из эластичного магнита.

Областью применения данного аналога является перемешивание и аэрация жидкостей, изначально находящихся в жидком агрегатном состоянии.

Известны лопастные и винтовые мешалки, осуществляющие механическое перемешивание жидких СОТС в баках (резервуарах) (см. Бердичевский, Е.Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов: справочник / Е.Г.Бердичевский. - М.: Машиностроение, 1984. - С.30-33, рис.1, б и в, табл.10), состоящие из привода, корпуса резервуара и мешалки.

Областью применения данного аналога является разбавление и диспергирование компонентов жидких СОТС в производственных условиях.

Известно устройство для нанесения твердого смазочного материала (ТСМ) на ШК (см. Веткасов Н.И. Шлифование с нанесением ТСМ в расплавленном состоянии на рабочую поверхность ШК / Н.И.Веткасов, А.В.Хазов // Вестник УлГТУ. - Ульяновск, 2008. - 2. - С.46, рис.1), включающее бачок для ТСМ, тепловой элемент, установленный в нижней части бачка, устройство регулирования температуры ТСМ, связанное с бачком и тепловым элементом, смеситель с питающей трубкой для подвода ТСМ, установленный в верхней части бачка, устройство подготовки сжатого воздуха, пускорегулирующую аппаратуру и систему трубопроводов.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство не позволяет стабильно наносить ТСМ на рабочую поверхность ШК, так как в этом устройстве в смеситель поступает сжатый воздух, имеющий температуру окружающей среды (в производственных условиях t=1820°С), смеситель находится снаружи теплоизолированного бачка. ТСМ, нагретый в бачке ТСМ до температуры плавления (например, для парафина t_плавл=54°С, см. Кухлинг X. Справочник по физике. - М.: Мир, 1983. - С.465), переходит в жидкое агрегатное состояние и, попадая в смеситель, смешивается с более холодным сжатым воздухом, подаваемым под давление 0,40,6 МПа из рабочей пневмосети. В результате смешивания большая часть расплавленного ТСМ застывает в самом смесителе, и лишь незначительная его доля в виде воздушно-капельной смеси транспортируется напором сжатого воздуха к соплу, имеющему вид конического диффузора, которое направляет его на поверхность ШК. С течением времени нарост застывшего ТСМ в смесителе увеличивается, доля эффективно используемого для нанесения на ШК расплавленного ТСМ уменьшается и может наступить момент, когда нарост из застывшего ТСМ полностью перекроет выход сжатого воздуха из смесителя, в результате чего на рабочую поверхность ШК будет нанесено недостаточное количество ТСМ или же смазочный слой будет отсутствовать вообще, вследствие чего шлифование будет осуществляться всухую. Это приведет к повышению теплосиловой напряженности шлифования, что негативно скажется на качестве обработанных деталей. Наличие утечки сжатого воздуха из смесителя в бачок, через отверстие для установки питающей трубки, приводит к распространению на рабочем месте испарений из бачка. Также в данном устройстве отсутствует перемешивающее устройство, что при использовании модифицированных ТСМ, например мелкодисперсным керамическим абразивом, который с течением времени оседает на дно, которое поддерживает однородность используемого ТСМ.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для подачи смазки на ШК (патент РФ 2238842 С1, МПК⁷ В24В 55/02, опубл. 27.10.04. в БИ 30), включающее бачок для ТСМ, тепловой элемент, установленный в нижней части бачка, устройство регулирования температуры ТСМ, связанное с бачком и тепловым элементом, смеситель с питающей трубкой для подвода ТСМ, установленный в верхней части бачка, сопло, электрически изолированное от бачка и смесителя и включенное в электрическую цепь, устройство подготовки сжатого воздуха, пускорегулирующую аппаратуру и систему трубопроводов.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве отсутствует перемешивающее устройство, что при использовании модифицированных ТСМ, например, мелкодисперсным керамическим абразивом, оседающим с течением времени на дно, которое поддерживает однородность используемого ТСМ, находящемся в расплавленном состоянии.

Задачей полезной модели является повышения качества поверхностей обрабатываемых заготовок деталей машин на операциях шлифования. Одним из путей решения указанной проблемы является рационализация применения СОТС.

Технический результат заявляемой полезной модели - повышение качества поверхностей деталей машин и уменьшение доли затрат на СОТС в себестоимости продукции.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что заявляемое устройство, как и известное устройство, принятое за прототип, состоит из бачка для ТСМ, теплового элемента, установленного в нижней части бачка, устройства регулирования температуры ТСМ, связанного с бачком для ТСМ и тепловым элементом, смесителя с питающей трубкой для подвода ТСМ, установленного в верхней части бачка, сопла, электрически изолированного от бачка для ТСМ и смесителя и включенного в электрическую цепь, устройства подготовки сжатого воздуха, пускорегулирующей аппаратуры и системы трубопроводов.

Особенность заключается в том, что бачок для ТСМ имеет форму цилиндра, на дне которого установлена лопастная мешалка, позволяющая поддерживать однородность оседающей смеси расплавленного модифицированного ТСМ.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. изображена схема устройства для подачи ТСМ на ШК с лопастной мешалкой, установленной на дне бачка для ТСМ, имеющего форму цилиндра.

Устройство для подачи модифицированного ТСМ на ШК содержит устройство подготовки сжатого воздуха, включающее: кран (вентиль) 1; фильтр-влагоотделитель 2; редукционный клапан 3 с манометром; систему трубопроводов 4; питающее устройство, состоящее из потенциометра 5; бачок для ТСМ цилиндрической формы, состоящий из внешнего 6 и внутреннего 7 корпусов и слоя 8 теплоизоляционного материала (далее позиции 6, 7 и 8 объединены под общим наименованием «бачок»); смеситель 9; манжет 10; болт 11; трубку 12 для подвода к смесителю расплавленного модифицированого ТСМ с установленным на ее заборном конце обратным клапаном 13; тепловой элемент 14 и сопло 15, защищенные оболочкой из теплоизоляционного влагонепроницаемого материала 16. Тепловой элемент изолирован от смесителя 9 диэлектрической втулкой 17 (далее позиции 14, 15, 16 и 17 объединены под общим названием «сменное сопло»). Между сменным соплом и смесителем 9 установлена прокладка 18, в свою очередь смеситель 9 расположен в бачке для ТСМ и крепится к нему гайкой 19. Тепловой элемент 20 установлен в нижней части бачка и связан с потенциометром 5, который, в свою очередь, соединен с датчиком температуры, установленным в тепловом элементе 20. Пускорегулирующая аппаратура состоит из нормально-закрытого трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 21 с прямым электромагнитным управлением, реле времени 22, соединительного кабеля 23 и концевого включателя 24. Лопастная мешалка 25, предназначенная для поддержания однородности оседающей смеси расплавленного модифицированного ТСМ, расположенная у самого дна бачка для ТСМ, имеющего форму цилиндра, приводится в действие при помощи привода 26 (электродвигатель условно не показан).

Работа устройства осуществляется следующим образом. Перед началом работы на шлифовальном станке оператор устанавливает сменное сопло и путем осевого перемещения трубки 12 устанавливает расчетное расстояние между торцами сопла 15 и трубки 12. Затем в бачок закладывают модифицированный ТСМ, например, мелкодисперсным керамическим абразивом (далее модифицированный ТСМ мелкодисперсным керамическим абразивом, объединен общим названием «ТСМ»), и расплавляют его, переводя ТСМ в жидкое агрегатное состояние, и поддерживают его температуру выше пороговой температуры остывания. После перехода ТСМ в жидкое агрегатное состояние подают напряжение на нагревательный элемент 14, находящийся в сменном сопле, в результате чего оно нагревается до температуры, несколько превышающей температуру плавления используемого ТСМ, и приводят во вращение лопастную мешалку 25 с окружной скоростью V_м , которая расположенная у самого дна бачка для ТСМ, при помощи привода 26, поддерживающую однородность оседающей смеси расплавленного ТСМ. Из заводской пневмосети, под давлением 0,40,6 МПа подают сжатый воздух, который, пройдя устройство подготовки сжатого воздуха (поз.1, 2, 3 и 4) подается в полость Р трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 21 с прямым электромагнитным управлением. Затем на реле времени 22 задается выдержка управляющего сигнала и подается на него питающее напряжение. Далее, при замыкании концевого включателя 24, когда ШК 27, вращающийся с окружной скоростью V_к, выведен из обрабатываемого отверстия заготовки 29, вращающейся с окружной скоростью V _з на длину его перебега, подается управляющий сигнал с реле времени 22 через кабель 23 на трехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель 21 с прямым электромагнитным управлением. Сжатый воздух из полости Р подается в полость А, и далее по трубопроводу 4 в смеситель 9; при этом, проходя через расплавленный ТСМ, воздух нагревается до температуры расплавленного ТСМ и, продолжая двигаться по смесителю 9, перед сменным соплом смешивается с расплавленным ТСМ, поступающим в смеситель 9 через обратный клапан 13 по трубке 12 из бачка для ТСМ. При смешивании нагретого воздуха с находящимся в жидком агрегатном состоянии расплавленным ТСМ образуется воздушно-капельная смесь, которая в полном объеме (без образования в смесителе 9 нароста из ТСМ) транспортируется через нагретое для предотвращения застывания смеси сменное сопло на рабочую поверхность вращающегося ШК 27 и создает на ней равномерный слой ТСМ 28. Продолжительность нанесения и соответственно толщина слоя ТСМ 28 на ШК 27 определяется конкретными условиями шлифования. Слой ТСМ 28, нанесенный на рабочую поверхность ШК 27, надежно покрывает абразивные зерна. Зерна мелкодисперсного керамического абразива, попадающие в пространство между рабочей поверхностью ШК, имеющей развитый микрорельеф, и материалом заготовки, наносят на шлифуемую поверхность массовые микроцарапины и формируют тем самым микрорельеф шлифуемой поверхности заготовки. Это способствует не только уменьшению трения, а значит и теплосиловой напряженности ВШ, но и улучшению качества поверхностей деталей машин, и тем самым создаются предпосылки для повышения производительности обработки за счет форсирования режима ВШ.

После отключения управляющего сигнала в трехлинейном двухпозиционном пневмораспределителе 21 с прямым электромагнитным управлением полость А соединяется с полость R и происходит сброс в атмосферу избыточного давления в трубопроводе 4, располагающемся за трехлинейным двухпозиционным пневмораспределителем 21 с прямым электромагнитным управлением. Тем самым предотвращается непродолжительное неконтролируемое распыление ТСМ на рабочую поверхность ШК в виде отдельных фрагментов смазки, представляющих собой парафиновые нити и капли.

Устройство для подачи твердого смазочного материала (ТСМ) на шлифовальный круг, содержащее бачок для ТСМ, тепловой элемент, установленный в нижней части бачка, устройство регулирования температуры ТСМ, связанное с бачком и тепловым элементом, смеситель с питающей трубкой для подвода ТСМ, установленный в верхней части бачка, сопло, электрически изолированное от бачка и смесителя и включенное в электрическую цепь, устройство подготовки сжатого воздуха, пускорегулирующую аппаратуру и систему трубопроводов, отличающееся тем, что бачок для ТСМ имеет форму цилиндра, на дне которого установлена лопастная мешалка.