Способ шлифования поверхностей вращения иглошлифовальным инструментом с прерывистой рабочей поверхностью
Изобретение относится к обработке металлов резанием. Способ шлифования поверхностей вращения иглошлифовальным инструментом с прерывистой рабочей поверхностью, при котором заготовке и иглошлифовальному инструменту сообщают вращательные движения и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности, причем иглошлифовальный инструмент берут с аксиальным смещением в направлении продольной подачи прерывистого абразивного рабочего слоя, образованного впадинами и выступами прерывистого шлифовального круга. Последний фиксируют на шпинделе с помощью дисков и косых шайб. Каждый из дисков имеет размещенные по периферии отверстия, количество которых равно числу впадин прерывистого круга и в которые устанавливают Г-образные пучки проволочного ворса таким образом, что впадины круга полностью заполнены пучками проволочного ворса, что обеспечивает высокое качество обработки и увеличивает производительность. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при производстве прецизионных деталей из материалов, предрасположенных к дефектообразованиям в виде прижогов и микротрещин, а также при глубинном шлифовании с использованием эффекта микрорезания иглофрезерованием.Известен способ прерывистого шлифования, реализуемый с помощью шлифовального круга, имеющего на периферийной рабочей поверхности ряд чередующихся выступов и впадин определенной протяженности (ЯКИМОВ А.В. Оптимизация процесса шлифования. - М.: Машиностроение, 1975, с.43-58). За счет интервалов разрыва процесса удается заметно снизить температуру в зоне резания и избежать дефектов шлифования.Недостатком данного способа являются обусловленные наличием впадин на инструменте резкое уменьшение виброустойчивости, прочности и площади рабочей поверхности инструмента, что в свою очередь снижает размерную стойкость шлифовального круга, качество и производительность обработки.Известны способ чистовой обработки поверхностей вращения и реализующий его инструмент, выполненный в виде шлифовального круга и соосно установленного с ним цилиндрического корпуса с периодически расположенными на его периферии участками с деформирующими элементами, причем на периферийной поверхности шлифовального круга образованы прерывистые нерабочие участки, где каждый участок с деформирующими элементами на цилиндрическом корпусе расположен напротив прерывистого участка шлифовального круга (а.с. СССР №1296391, кл. В 24 В 5/00, 15.03.1987). Способ обеспечивает прерывание контакта "обрабатываемая поверхность – шлифовальный круг" и исключает образование прижогов на обрабатываемой поверхности.Недостатками данного способа являются кратковременный срок службы инструмента и невозможность восстановления первоначального диаметра шлифовального круга при его износе. Эксплуатация инструмента потребует восстановления и режущих способностей шлифовального круга, которое достигается неоднократной правкой, а это уменьшает наружный диаметр круга и приводит к потере работоспособности комбинированного инструмента в целом. Единственное решение приведения рабочих поверхностей круга и деформирующих элементов в одну касательную плоскость – это отказ от правки и полная замена шлифовального круга, что значительно удорожает обработку и делает эксплуатацию круга кратковременной и нерентабельной. Кроме того, использование обратного хода как рабочего приводит к излишнему деформированию и шелушению поверхностного слоя, т.е. возникает противоречие: шлифование требует многократных проходов для достижения точности и качества обрабатываемой поверхности, а обработка поверхностно-пластическим деформированием – только одного прохода.Задача изобретения – повышение качества обработки за счет периодического, последовательного воздействия на обрабатываемую поверхность абразивных и иглоучастков, а также повышение производительности обработки, стойкости и виброустойчивости инструмента за счет применения аксиально-смещенного режущего комбинированного слоя.Поставленная задача решена за счет того, что в способе шлифования поверхностей вращения иглошлифовальным инструментом с прерывистой рабочей поверхностью заготовке и иглошлифовальному инструменту сообщают вращательные движения и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности, причем иглошлифовальный инструмент берут с аксиальным смещением в направлении продольной подачи прерывистого абразивного рабочего слоя образованного впадинами и выступами прерывистого шлифовального круга, последний фиксируют на шпинделе с помощью дисков и косых шайб, а каждый из дисков имеет размещенные по периферии отверстия, количество которых равно числу впадин прерывистого круга и в которые устанавливают Г-образные пучки проволочного ворса таким образом, что впадины круга полностью заполнены пучками проволочного ворса.Поставленная задача решена за счет того, что осуществляют плавное регулирование амплитуды осцилляции аксиально-смещенного режущего слоя путем изменения угла наклона круга к плоскости, перпендикулярной продольной оси вращения, благодаря установке косых шайб в количестве четырех штук по две с каждого торца круга.Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид спереди иглошлифовального инструмента с прерывистой рабочей поверхностью для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 – продольный разрез А-А на фиг. 1, угол наклона периферийного режущего слоя круга =0; на фиг. 3 – продольный разрез А-А на фиг. 1, угол наклона периферийного режущего слоя круга относительно плоскости, перпендикулярной продольной оси, максимальный.Предлагаемый способ шлифования предназначен для обработки поверхностей вращения, при котором заготовке и иглошлифовальному инструменту сообщают вращательные движения и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности, однако он применим и для плоского шлифования периферией круга.Способ реализуется с помощью иглошлифовального инструмента с прерывистой рабочей поверхностью, который содержит шлифовальный круг 1 с впадинами 2 и выступами 3, два диска 4, расположенных с торцов круга 1, и четыре косые шайбы 5 по две с каждого внешнего торца дисков 4. Фиксация круга 1 на шпинделе 6 производится через диски 4 и косые шайбы 5 с помощью гайки 7.Каждый из дисков 4 имеет размещенные по периферии отверстия 8, количество которых равно числу впадин 2 круга 1. Форма отверстий 8 может быть любая, но предпочтительно прямоугольная. В отверстия 8 установлены Г-образные пучки проволочного ворса 9 таким образом, что впадины 2 круга 1 заполнены пучками проволочного ворса 9.Прямоугольная форма отверстий 8 позволяет формировать пучок проволочного ворса 9 по профилю впадины 2 и способствует наиболее полному заполнению последней, при этом длина прямоугольного отверстия 8 в дисках 4 равна длине Lвп впадины 2 круга 1.Кроме того, для реализации способа инструмент содержит косые шайбы 5 в количестве четырех штук по две с каждого внешнего торца диска 4 для обеспечения аксиально-смещенного режущего слоя путем установки круга 1 под углом к плоскости, перпендикулярной продольной оси, и с возможностью плавного регулирования амплитуды осцилляции путем изменения угла наклона круга. Такая установка круга 1 и плавное регулирование его угла наклона возможна благодаря относительному развороту одной косой шайбы 5 относительно другой в каждой паре относительно оси вращения. Угол между непараллельными торцами косых шайб 5 при этом должен быть равен /2.По мере износа выступов 3 шлифовального круга 1 зерна затупляются, круг теряет свои режущие свойства и подвергается правке, при этом иглоучастки во впадинах 2 также будет изнашиваться в такой же степени. Это происходит потому, что скорость резания иглошлифовальным инструментом выбирается в зависимости от режущих свойств алмазно-абразивного круга, которая на порядок выше, чем микрорезание проволочным ворсом. Поэтому износ торцов пучков проволоки, который также зависит от материала проволоки иглоучастков, экспериментально подбирается равный износу шлифовального круга.После длительной работы и затупления абразивных зерен и засаливания круга, а также после каждой регулировки угла наклона инструмента необходимо осуществлять его правку методом шлифования, а именно принудительным вращением правящего инструмента – алмазного ролика.Предлагаемый способ отличается плавностью работы иглошлифовального круга 1, который, соприкасаясь выступами 3 с обрабатываемой поверхностью изделия, снимает установленный припуск совместно с иглоучастками, состоящими из пучков проволочного ворса 9, не прерывая контакта круга с изделием.Прерывистая абразивная периферийная поверхность выступов 3 круга 1 обеспечивает прерывание контакта "обрабатываемая поверхность - абразивный круг" и исключает образование прижогов и микротрещин на поверхности обработки, а иглоучастки с пучками проволочного ворса 9, расположенные во впадинах 2 круга 1, обеспечивают резание в момент прерывания контакта, что резко повышает виброустойчивость, прочность и увеличивает площадь рабочей поверхности инструмента, что в свою очередь повышает размерную стойкость иглошлифовального инструмента, качество и производительность обработки.Концы проволочного ворса 9, взаимодействуя с обрабатываемой поверхностью, осуществляют микрорезание. При небольшом вылете ворса (15-20 мм) иглоучасток представляет собой иглофрезу.Неподвижно закрепленный на шпинделе под острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, иглошлифовальный инструмент при каждом проходе будет обрабатывать поверхность шириной Во, которая будет больше высоты В инструмента на величину амплитуды Ао. Вследствие этого производительность способа, реализуемого с помощью иглошлифовального инструмента с аксиально-смещенным режущим слоем, будет в n=Bo/B раз больше, чем традиционным способом, осуществляемым стандартным абразивным углом высотой В.Пример. На внутришлифовальном станке мод. 3К228В обрабатывали сквозное отверстие диаметром 60Н7(+0,03) мм и длиной 60 мм. Параметр шероховатости обрабатываемой поверхности Ra=0,63 мкм, выпуск на сторону – 0,25 мм, материал заготовки – сталь 45, закаленная, твердость HRC 45. Станок оснащен устройством для активного контроля обрабатываемых заготовок. Инструмент состоял из прерывистого шлифовального круга с иглоучастками, расположенными во впадинах. Полная характеристика круга, рекомендованная для этой стали, 24А25ПС25К8А. Диаметр иглошлифовального инструмента – 50 мм. Размер длины выступа – 17 мм, впадины – 9 мм. Игло-участки из светлой канатной проволоки диаметром 1,0 мм, высшей марки – В, т.т. – по ГОСТ 3241-60, ГОСТ 3062-69. Охлаждающая жидкость – эмульсия. Угол наклона =10, амплитуда при этом составляла Ао=8 мм. Режимы резания: частота вращения инструмента - 13000 мин-1; частота вращения заготовки – 200 мин-1; продольная подача - 0,008 мм/дв.ход.Для обеспечения необходимого качества и размерной точности обработки потребовалось основного времени То=0,6 мин, это в два раза быстрее, чем при обычном шлифовании.Предлагаемый способ, реализуемый иглошлифовальным инструментом, с прерывистой рабочей поверхностью осуществляется на режимах резания, назначаемых из условий абразивно-алмазной обработки, которые на порядок выше, чем при лезвийной обработке, обеспечивает более высокое качество иглошлифовальной обработки, увеличивает производительность и срок службы инструмента более чем в 2 раза.Способ иглошлифования, осуществляемый инструментом с аксиально-смещенным режущим слоем, снижает вероятность образования прижогов и микротрещин на поверхности изделия, обеспечивает непрерывность получистовой и чистовой обработки, исключает колебания и вибрации инструмента и уменьшает шероховатость обработанной поверхности.Использование предлагаемого технического решения повышает эффективность использования впадин круга с надежным креплением проволочного ворса, позволяющее высокопроизводительно и качественно удалять значительные припуски, т.е. работать в тяжелых условиях, например, при глубинном шлифовании.Формула изобретения
1. Способ шлифования поверхностей вращения иглошлифовальным инструментом с прерывистой рабочей поверхностью, в котором заготовке и иглошлифовальному инструменту сообщают вращательные движения и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности, при этом иглошлифовальный инструмент берут с аксиальным смещением в направлении продольной подачи прерывистого абразивного рабочего слоя, образованного впадинами и выступами прерывистого шлифовального круга, последний фиксируют на шпинделе с помощью дисков и косых шайб, а каждый из дисков имеет размещенные по периферии отверстия, количество которых равно числу впадин прерывистого круга и в которые устанавливают Г-образные пучки проволочного ворса таким образом, что впадины круга полностью заполнены пучками проволочного ворса.2. Способ по п.1, в котором осуществляют плавное регулирование амплитуды осцилляции аксиально-смещенного режущего слоя путем изменения угла наклона круга к плоскости, перпендикулярной продольной оси вращения, благодаря установке косых шайб в количестве четырех штук по две с каждого торца круга.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3