RU2062220C1 - Abrasive elastic tool - Google Patents

Abstract

FIELD: manufacture of abrasive tools. SUBSTANCE: invention deals with finishing of holes and internal spaces of parts of various assignment. Abrasive elastic tool is provided with separating rings made from elastic material put on mandrel between working discs. Discs have radial cuts to depth 0.4-0.7 of their free overhang amounting to 0.5-0.7 radial width of rings space uniformly arranged along circumference. Distance between cuts does not exceed their depth. Mandrel can be also manufactured from elastic material. Discs are fabricated from two-sided abrasive cloth. EFFECT: improved quality of finishing of holes and internal spaces. 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, к механообрабатывающему производству и может быть использовано для отделочной обработки отверстий и преимущественно внутренних полостей деталей различного назначения. The invention relates to mechanical engineering, to machining production and can be used for finishing processing of holes and mainly internal cavities of parts for various purposes.

Известны лепестковые абразивные круги, используемые для отделочной обработки по авт. св. СССР N 1025242 и N 1341008, кл. В 24 D, 13/04, 1984 и 1987, однако их можно использовать для обработки отверстий диаметром не менее 85 мм. Отверстия меньшего диаметра указанными кругами обработать практически невозможно. Кроме того, лепестковыми кругами не удается эффективно обработать элементы поверхностей, заниженные относительно основной поверхности 0,5-2,0 мм (проточки, разрезы, канавки и др./. Known petal abrasive wheels used for finishing by ed. St. USSR N 1025242 and N 1341008, class. In 24 D, 13/04, 1984 and 1987, however, they can be used to process holes with a diameter of at least 85 mm. Holes of smaller diameter with these circles are almost impossible to process. In addition, the petal circles can not effectively handle the elements of the surfaces, understated relative to the main surface of 0.5-2.0 mm (grooves, cuts, grooves, etc. /.

Известны эластичные круги, в которых эластичное основание обтянуто абразивной шкуркой /авт. св. СССР N 843331, кл. В 24 D, 11/00, 1981/, однако их технологические возможности еще более ограничены. Known elastic circles in which the elastic base is covered with abrasive skin / ed. St. USSR N 843331, class In 24 D, 11/00, 1981 /, however, their technological capabilities are even more limited.

Известно устройство для очистки внутренней поверхности труб по авт. св. СССР N 959852, кл. В 08 B, 9/04, 1982, которое представляет собой металлический трос с расплетенными прядями на рабочей стороне. Это устройство может работать только в одну сторону и предназначено для очистки грубых поверхностей. Известно также устройство по авт. св. СССР N 532517, кл. В 24 D, 11/00, 1976 "Абразивный инструмент", выполненный в виде абразивных брусков, закрепленных на основе из синтетического материала. В этом инструменте технологические возможности рабочих элементов-брусков в части изменения площади и продолжительности контакта с обрабатываемой поверхностью ограничены величиной не более 0,05-0,1 от номинального размера, что не позволяет его использовать для обработки внутренней поверхности труб различного диаметра и отверстий в корпусных деталях. A device for cleaning the inner surface of pipes according to ed. St. USSR N 959852, class In 08 B, 9/04, 1982, which is a metal cable with braided strands on the working side. This device can only work one way and is designed to clean rough surfaces. Also known device according to ed. St. USSR N 532517, class In 24 D, 11/00, 1976 "Abrasive tool", made in the form of abrasive bars, fixed on the basis of synthetic material. In this tool, the technological capabilities of the working elements-bars in terms of changing the area and duration of contact with the surface to be treated are limited to no more than 0.05-0.1 of the nominal size, which does not allow it to be used to process the inner surface of pipes of various diameters and holes in the casing details.

Прототипом предлагаемого изобретения является техническое решение по авт. св. СССР N 1248681 "Устройство для очистки внутренней поверхности труб", кл. В 08 B, 9/04, 1/00, 1986. Устройство представляет собой ерш, состоящий из установленных на общем стержне щеточных дисков, один из которых закреплен неподвижно, а другие имеют возможность осевого перемещения на ограниченном пространстве. The prototype of the invention is a technical solution according to ed. St. USSR N 1248681 "Device for cleaning the inner surface of pipes", cl. At 08 B, 9/04, 1/00, 1986. The device is a ruff consisting of brush disks mounted on a common shaft, one of which is fixed motionless, and the others have the possibility of axial movement in a limited space.

Целью предлагаемого изобретения "Абразивный эластичный инструмент", на оправке которого размещены рабочие элементы, выполненные в виде дисков из шлифовально-полировального двухстороннего материала, является повышение эффективности воздействия колец путем увеличения площади и продолжительности их контакта с обрабатываемой поверхностью, а также обеспечение эффективной обработки отверстий, имеющих отклонения от прямой линии. Эта цель достигается за счет того, что инструмент снабжен разделительными кольцами из эластичного материала, размещенными между рабочими дисками, а на последних выполнены равномерно по окружности радиальные разрезы на глубину 0,4-0,7 от свободного вылета, составляющего 0,5-0,7 радиальной ширины колец, при этом расстояние между разрезами должно быть не более их глубины, а также за счет того, что оправка выполнена из эластичного материала. The aim of the invention is “Abrasive elastic tool", on the mandrel of which work elements are made, made in the form of disks of grinding and polishing bilateral material, is to increase the effectiveness of the impact of the rings by increasing the area and duration of their contact with the treated surface, as well as ensuring effective processing of holes, having deviations from a straight line. This goal is achieved due to the fact that the tool is equipped with dividing rings of elastic material placed between the working disks, and on the latter radial cuts are made uniformly around the circumference to a depth of 0.4-0.7 from a free reach of 0.5-0, 7 of the radial width of the rings, while the distance between the cuts should not be more than their depth, and also due to the fact that the mandrel is made of elastic material.

Сравнение заявленных технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других технических решений в данной области признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". A comparison of the claimed technical solutions with the prototype made it possible to establish compliance with their criterion of "novelty." When studying other technical solutions in this field, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and therefore they provide a technical solution that meets the criterion of "significant differences".

На рис. 1 изображен продольный разрез предлагаемого инструмента; на рис. 2 сечение А-А на рис. 4; на рис. 3 одна секция инструмента в рабочем состоянии; на рис. 4 то же, что на рис. 3, но с увеличением; на рис. 5 - одна секция, но при обработке отверстия, диаметр которого больше диаметра инструмента; на рис. 6 схема контактирования по окружности инструмента и обрабатываемого отверстия; на рис. 7 результаты экспериментальных работ, оформленных в виде графиков зависимости шероховатости обрабатываемой поверхности Ra, мкм, стойкости инструмента С, удельного съема металла О от относительной глубины вырезов

/характер и значение величины γ, h1, h2 рассмотрены ниже/.In fig. 1 shows a longitudinal section of the proposed tool; in fig. 2 section AA in fig. 4; in fig. 3 one section of the tool in working condition; in fig. 4 is the same as in fig. 3, but with an increase; in fig. 5 - one section, but when processing holes, the diameter of which is larger than the diameter of the tool; in fig. 6 diagram of the contact around the circumference of the tool and the machined hole; in fig. 7 the results of experimental work, designed in the form of graphs of the dependence of the surface roughness Ra, μm, tool resistance C, specific removal of metal O on the relative depth of cuts

/ the nature and value of γ, h1, h2 are considered below /.

Абразивный эластичный инструмент состоит из центрального стержня (оправки), на котором нанизаны проставочные кольца 2 поочередно с лепестковыми абразивными кольцами 3 конуса 4 и хвостовика 5. Лепестковые абразивные кольца 3 выполнены в виде шайб толщиной h и по наружному диаметру D имеют равнорасположенные радиальные разрезы 6 на глубину h1, при этом сплошная неразрезанная часть на кольцах имеет ширину h2. Проставочные кольца шириной l выполняют двойную функцию: во-первых, они разделяют лепестковые абразивные кольца и дают им возможность плавно изгибаться и эффективно воздействовать на обрабатываемую поверхность по ширине d; во-вторых, поскольку кольца изготовлены из упругого материала, например, резины, то они, сжимаясь с одной стороны от абразивного кольцa на величину d1 и расправляясь с другой, способствуют более плавному изгибу абразивного кольца /рис. 4/, улучшая условия его контактирования с обрабатываемой деталью 7. Число радиальных разрезов на лепестковых кольцах должно быть таким, чтобы максимальное расстояние l1 было не более глубины разреза h1. В этом случае создается определенная жесткость разрезных участков, которая обеспечивает их плавный изгиб и хорошее контактирование с обрабатываемой поверхностью на участках δ. The abrasive elastic tool consists of a central rod (mandrel), on which spacer rings 2 are strung alternately with flap abrasive rings 3 of the cone 4 and the shank 5. The petal abrasive rings 3 are made in the form of washers of thickness h and the outer diameter D have equal radial cuts 6 on depth h1, while the continuous uncut part on the rings has a width h2. Spacers with a width of l perform a double function: firstly, they separate the flap abrasive rings and allow them to smoothly bend and effectively act on the surface to be treated in width d; secondly, since the rings are made of an elastic material, for example rubber, they are compressed on one side of the abrasive ring by the value d1 and straightened on the other, contribute to a more smooth bending of the abrasive ring / pic. 4 /, improving the conditions of its contact with the workpiece 7. The number of radial cuts on the lobe rings should be such that the maximum distance l1 is no more than the depth of the cut h1. In this case, a certain rigidity of the cut sections is created, which ensures their smooth bending and good contact with the treated surface in sections δ.

Лепестковые абразивные кольца изготавливают из двухсторонней абразивной шкурки, из алмазной шкурки, из кожи и других эластичных материалов, имеющих абразивно-зачистную или полирующую способность, путем вырубания с помощью штампов или специальных просечек, при этом одновременно формируются и контур кольца, и разрезы. Длину рабочего участка L инструмента, общую длину L1, его диаметр Д и другие параметры инструмента выбирают исходя из конкретных условий обработки. Petal abrasive rings are made from double-sided abrasive skins, from diamond skins, from leather and other elastic materials having abrasive-polishing or polishing ability, by cutting them with dies or special grooves, at the same time both the contour of the ring and the cuts are formed. The length of the working section L of the tool, the total length L1, its diameter D and other parameters of the tool are selected based on the specific processing conditions.

По сравнению с прототипом предлагаемый инструмент имеет следующие основные преимущества: 1) в прототипе обработка производится торцовыми участками ворса, это ограничивает площадь контакта и сужает технологические возможности; в предлагаемом инструменте контакт происходит по всей изогнутой широкой поверхности лепестков; 2) в предлагаемом инструменте все лепестки одновременно вступают в работу, в прототипе последовательно. Compared with the prototype, the proposed tool has the following main advantages: 1) in the prototype, the processing is performed with end sections of the pile, this limits the contact area and narrows the technological capabilities; in the proposed tool, contact occurs along the entire curved wide surface of the petals; 2) in the proposed tool, all the petals simultaneously come into operation, in the prototype, sequentially.

Предлагаемый инструмент может быть использован для очистки поверхности от окалины, ржавчины и других ликвидов, для удаления заусенцев, для полирования и выполнения других операций отделочно-зачистной обработки. Может быть несколько принципиально различных вариантов применения инструмента. Остановимся на двух вариантах обработки внутренних поверхностей. Первый обработка отверстий, диаметр которых меньше диаметра инструмента, в этом случае инструмент вводят в обрабатываемое отверстие с натягом, равным

. Инструменту или обрабатываемой детали, а в некоторых случаях и инструменту, и детали придают вращение с определенной частотой. Инструменту также сообщается подача S, в результате лепестковые абразивные кольца отгибаются в сторону, противоположную подаче, и производится обработка /рис. 3, 4/. Второй вариант обработка отверстий, диаметр которых больше диаметра инструмента. В этом случае /рис. 5, 6/ кинематика движений остается той же, что и в первом варианте, но инструмент подводят до соприкосновения с обрабатываемой поверхностью с продолжением "врезания" до образования натяга δ2, который действует на части окружности /сектора с углом α/. Этот сектор контакта последовательно проходит всю поверхность и обрабатывает ее.The proposed tool can be used to clean the surface of scale, rust and other liquids, to remove burrs, to polish and perform other finishing operations. There may be several fundamentally different applications of the tool. Let us dwell on two options for processing internal surfaces. The first treatment of holes whose diameter is less than the diameter of the tool, in this case, the tool is inserted into the hole to be machined with an interference fit

. The tool or the workpiece, and in some cases the tool, and the parts give rotation with a certain frequency. The tool is also given the feed S, as a result, the flap abrasive rings are bent in the direction opposite to the feed, and processing / fig. 3, 4 /. The second option is the processing of holes whose diameter is larger than the diameter of the tool. In this case / pic. 5, 6 / the kinematics of movements remains the same as in the first embodiment, but the tool is brought in contact with the surface being machined with continued “cutting” until an interference tension δ2 is formed, which acts on a part of a circle / sector with an angle α /. This contact sector sequentially passes the entire surface and processes it.

Экспериментально установлено, что свободный вылет лепестковых абразивных колец h1 + h2 должен составлять 0,5-0,7 от их радиальной ширины, равной

, т.е. должно выдерживаться соотношение

.It was experimentally established that the free take-off of flap abrasive rings h1 + h2 should be 0.5-0.7 of their radial width equal to

, i.e. the ratio must be maintained

.

Если свободный вылет лепестковых абразивных колец будет меньше 0,5 их радиальной ширины, то инструмент становится излишне громоздким, его объемы и размеры распределены нерационально, т.е. увеличивается "омертвленная" неэффективная часть инструмента. Если же свободный вылет колец будет больше 0,7 радиальной ширины, то ухудшаются технологические свойства инструмента, т.е. уменьшаются его относительные упругость и жесткость. If the free reach of the flap abrasive rings is less than 0.5 of their radial width, then the tool becomes unnecessarily cumbersome, its volumes and sizes are distributed irrationally, i.e. the "dead" ineffective part of the instrument increases. If the free flight of the rings is greater than 0.7 radial width, then the technological properties of the tool are deteriorated, i.e. its relative elasticity and rigidity decrease.

Экспериментально установлено также, что радиальные разрезы на абразивных кольцах должны быть выполнены на глубину 0,4-0,7 от их свободного вылета. При глубине разрезов, меньшей 0,4 от свободного вылета, эффект отгибания абразивных колец резко уменьшается, а при глубине больше 0,7 от их свободного вылета резко уменьшаются жесткость и упругость колец. И в этом, и в другом случае, т. е. при и 0,7(h1+h2)<h<0,4(h1+h2), уменьшаются эксплуатационные свойства колец, в результате ухудшается их воздействие на обрабатываемую поверхность и снижается эффективность обработки. It was also experimentally established that radial cuts on abrasive rings should be made to a depth of 0.4-0.7 from their free reach. When the depth of cuts is less than 0.4 from free take-off, the bending effect of abrasive rings sharply decreases, and with a depth of more than 0.7 from their free take-off, the stiffness and elasticity of the rings sharply decrease. In this and in another case, i.e., for and 0.7 (h1 + h2) <h <0.4 (h1 + h2), the operational properties of the rings decrease, as a result, their effect on the surface being machined deteriorates and decreases processing efficiency.

В зависимости от жесткости материала абразивных колец ширина разрезанных участков l1 может изменяться до величины l1≥h. Как уже отмечалось, при любой жесткости материала соотношение l1>h1 не обеспечивает нормальный и свободный изгиб колец. Depending on the stiffness of the material of the abrasive rings, the width of the cut sections l1 can vary to a value l1≥h. As already noted, for any material rigidity, the ratio l1> h1 does not provide normal and free bending of the rings.

Результаты экспериментов, показанные на рис. 7, получены с помощью инструментов, имеющих следующие параметры: D 55 мм, d 15 мм; h2 6,0 мм; глубины вырезов h изменялись от 1,2 мм до 12 мм через 1,0 мм, что в относительном выражении составляло γ 0,09-0,89, при этом выдерживалось соотношение l1≅h1. В качестве обрабатываемых образцов использованы втулки из ст.45 /HRC≥32/ с внутренним диаметром 60 мм /R2 30 мм/ и исходной шероховатостью Ra исх 2,5 мкм. The experimental results shown in Fig. 7 are obtained using tools having the following parameters: D 55 mm, d 15 mm; h2 6.0 mm; the depth of the cutouts h varied from 1.2 mm to 12 mm through 1.0 mm, which in relative terms was γ 0.09-0.89, while the ratio l1≅h1 was maintained. As the processed samples, bushings from st. 45 / HRC≥32 / with an inner diameter of 60 mm / R2 30 mm / and the initial roughness Ra ex 2.5 μm were used.

Натяг при обработке d2 2,5 мм /α 100-120/, время обработки для получения данных по шероховатости составляло 15 сек. На режимах N инстр. 1500 1/мин, n дет. 10 1/мин инструмент одновременно охватывал всю ширину втулки и имел перемещение за 15 сек на глубину, превышавшую величину l. Для определения зависимости по стойкости С и по съему металла Q время обработки увеличивали до получения устойчивых результатов. Параметры С и Q выражены в относительных единицах. Пример использования инструмента. Предлагаемый инструмент может быть использован для обработки внутренней цилиндрической поверхности диаметром 40 мм, глубиной 100 мм корпуса гидроагрегата с целью удаления заусенцев, округления острых кромок и зачистки. В эту поверхность выходят под различными углами восемь боковых отверстий диаметром от 10 до 35 мм. В местах пересечения образуются заусенцы и острые кромки, которые необходимо скруглять радиусом 0,1 0,3 мм. Ранее эта операция выполнялась вручную, простейшим слесарным инструментом /напильник, шабер, абразивная шнурка, закрепленная на палке, и др./. Трудоемкость операции 1,5 н/час на 1 деталь. The interference fit during processing was d2 2.5 mm / α 100-120 /, the processing time for obtaining roughness data was 15 sec. In modes N instr. 1500 1 / min, n det. 10 1 / min the tool simultaneously covered the entire width of the sleeve and had a movement in 15 seconds to a depth exceeding the value of l. To determine the dependence on the resistance C and on the removal of metal Q, the processing time was increased until stable results were obtained. Parameters C and Q are expressed in relative units. An example of using a tool. The proposed tool can be used to process the inner cylindrical surface with a diameter of 40 mm, a depth of 100 mm of the hydraulic unit body in order to remove burrs, round off sharp edges and clean. Eight lateral openings with diameters from 10 to 35 mm extend into this surface at various angles. At the intersections, burrs and sharp edges are formed, which must be rounded with a radius of 0.1 to 0.3 mm. Previously, this operation was performed manually, with the simplest bench tools / file, scraper, abrasive lace, mounted on a stick, etc. /. The complexity of the operation is 1.5 n / hour for 1 part.

Для механизации указанной операции изготовлен предлагаемый инструмент со следующими размерами: D 55 мм, Vd 15 мм, d1 28 мм, h2 6,0 мм, h1 7,5 мм, L 100 мм, l= 7 мм. Абразивные кольца выполнены из двухсторонней абразивной шкурки. Инструмент работает следующим образом. Его устанавливают, например, в шпиндель вертикально-фрезерного станка, а обрабатываемую деталь - на стол станка и закрепляют. Подводят деталь таким образом, чтобы ось шпинделя станка соответствовала оси обрабатываемой детали. Включают вращение шпинделя и подачу. Производится обработка отверстия, при этом за 0,5 мин решается задача удаления заусенцев и округления кромок. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 To mechanize this operation, the proposed tool was manufactured with the following dimensions: D 55 mm, Vd 15 mm, d1 28 mm, h2 6.0 mm, h1 7.5 mm, L 100 mm, l = 7 mm. Abrasive rings are made of double-sided abrasive skin. The tool works as follows. It is installed, for example, in the spindle of a vertically milling machine, and the workpiece is placed on the machine table and fixed. The part is brought up so that the axis of the machine spindle corresponds to the axis of the workpiece. Turn on spindle rotation and feed. The hole is machined, and in 0.5 minutes the task of deburring and rounding the edges is solved. YYY2 YYY4 YYY6

Claims (2)

1. Абразивный эластичный инструмент, на оправке которого размещены рабочие элементы, выполненные в виде дисков из шлифовально-полировального двустороннего материала, отличающийся тем, что инструмент снабжен разделительными кольцами из эластичного материала, размещенными между рабочими дисками, а на последних выполнены равномерно по окружности радиальные разрезы на глубину 0,4 0,7 их свободного вылета, составляющего 0,5 0,7 радиальной ширины дисков, при этом расстояние между разрезами должно быть не более их глубины. 1. An abrasive elastic tool, on the mandrel of which there are working elements made in the form of disks made of grinding and polishing bilateral material, characterized in that the tool is equipped with dividing rings of elastic material placed between the working disks, and radial cuts are made uniformly on the circumference of the latter to a depth of 0.4 0.7 of their free take-off, which is 0.5 0.7 of the radial width of the disks, while the distance between the cuts should not be more than their depth. 2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что оправка выполнена из эластичного материала. 2. The tool according to claim 1, characterized in that the mandrel is made of elastic material.

Images