RU2129946C1 - Apparatus for abrasive working - Google Patents

Abstract

FIELD: machine engineering, namely depth peripheral grinding of materials having tendency for burnouts and microcracking. SUBSTANCE: apparatus includes housing for coaxially arranged spindle 3 with abrasive tool in the form of wheels 2 and rod 15 mounted with possibility of axial motion. Apparatus is provided with mechanism for rotating abrasive tool. Said mechanism is in the form of pressure pad 6, flat spiral cone compression spring 7, guiding washer 8 and clamping nuts 9 and in addition of two mutually touching discs 4,5 with non-parallel end faces. Disc 4 is mounted rigidly, disc 5 is mounted with possibility of rotation by means of mechanism having sleeve 12 with helical grooves, guiding stem 14 and pin 10. EFFECT: enlarged manufacturing possibilities of apparatus due to creation of axially shifted cutting layer. 2 cl, 4 dwg

Description

Устройство относится к машиностроению и может быть применено при глубинном периферийном шлифовании материалов, склонных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин. The device relates to mechanical engineering and can be used for deep peripheral grinding of materials prone to defect formation in the form of burns and microcracks.

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]. A device for abrasive processing is known, comprising a spindle and a rod with mandrels for an abrasive tool and an axial displacement of the rod relative to the spindle in the form of a screw mechanism [1] coaxially located in the housing and connected to the rotation drive;

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. This device has limited technological capabilities, since axial movement of the rod requires stopping the spindle, in addition, the device does not allow you to change the angle of inclination of the grinding wheel with an axially offset cutting layer.

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. A device for abrasive processing is known, comprising a spindle with mandrels for an abrasive tool and an axial displacement of the rod relative to the spindle [2], coaxially located in the housing and connected to the rotation drive. The drive axial movement of the rod is made in the form of a cam mechanism.

Известное устройство также имеет ограниченные технологические возможности, так как не позволяет изменить угол наклона шлифовального круга с аксиально смещенным режущим слоем. The known device also has limited technological capabilities, as it does not allow you to change the angle of inclination of the grinding wheel with an axially offset cutting layer.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет создания аксиально смещенного режущего слоя. The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the device by creating an axially offset cutting layer.

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. This problem is solved through the use of the proposed device for abrasive machining, comprising a housing in which a spindle mounted with a rotary abrasive tool and a rod mounted with axial movement are coaxially mounted, wherein the spindle is made with an annular groove, and the abrasive tool is assembled from separate elementary abrasive wheels, in addition, the device is equipped with a rotation mechanism of the abrasive tool relative to a plane perpendicular to the axis of rotation made in the form of a clamping washer placed on a spindle from one end of an abrasive tool, a flat screw conical compression spring, a washer and clamping nuts, and two contacting disks with non-parallel ends located on the other end of the abrasive tool, one of the disks being fixed rigidly, and the second one is made with an internal groove and mounted rotatably by means of a mechanism made in the form of a sleeve mounted on a stem with the possibility of rotation of the sleeve with screw grooves on the internal the surface of the guide pin, pressed onto the stem and placed in the grooves of the sleeve, and a finger mounted on the sleeve and located in the grooves of the spindle and the specified disk. In addition, as elementary abrasive wheels, the device contains cutting wheels.

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. In FIG. 1 schematically shows an apparatus for abrasive machining, an axial section; in FIG. 2 is a schematic diagram of stock removal, view A in FIG. 1 and 3; in FIG. 3 - stock removal scheme, axial section; in FIG. 4 is a section BB in FIG. 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.A device for abrasive processing comprises a precast abrasive tool 1, which is made of separate elementary abrasive wheels 2, the number of the latter is determined from the condition n = H / H _o , where H is the total height of the precast abrasive tool; H _o - the height of the elementary abrasive wheel.

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. The abrasive tool thus formed is mounted on the spindle 2 movably with the possibility of changing the angle "a" of inclination to a plane perpendicular to the axis of rotation. For this purpose, two disks 4 and 5 in contact with non-parallel ends of the abrasive tool are mounted on the spindle from one end of the abrasive tool, the disk 4 being fixed rigidly, and the disk 5 is made with an internal groove and is mounted with axial rotation.

С другого торца сборного абразивного инструмента размещены: прижимная шайба 6, плоская винтовая коническая пружина сжатия 7, направляющая шайба 8 и зажимные гайки 9. From the other end of the precast abrasive tool there are: a clamping washer 6, a flat helical conical compression spring 7, a guide washer 8 and clamping nuts 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. The movable disk 5, on which the pre-assembled abrasive tool 1 rests, has the ability to force axial axial along the cylindrical surface "a" of the spindle 3. To this end, a pin 10 is located in the groove of the hole of the disk 5, passing through the circular groove 11 of the spindle and pressed into the movable sleeve 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. On the inner surface of the hole of the sleeve 12 there are made guide screw grooves 13 with side surfaces "b", which interact with the guide pin 14 of the rotation mechanism 5. The rotation mechanism of the disk 5 is made in the form of a rod 15 with the mentioned guide pin 14. The latter, with its longitudinal moves the sleeve 12. The rod 15 is mounted to move in the axial bore of the spindle 3. The spindle 3 is mounted to rotate freely in the housing 16 using bearings 17. For pulley torque on the spindle 3 at the last provided a pulley 18. Between the screw of the actuator (MI) and the end of the rod 15 is installed thrust bearing 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. To prevent the rotation of the rod 15 relative to the spindle 3 in the hole of the latter from the side of the pulley 18, a support sleeve 20 is installed with a key 21, which interacts with the longitudinal groove 22 of the rod 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.The work of the proposed device for abrasive processing is as follows. The housing 16 is fixed in the grinding headstock of the machine, and the workpiece on the table or in the cartridge of the machine. The spindle 3 is informed of the rotational movement through the V-belt drive and the pulley 18. The workpiece is fed with the feed motion S _pr and S _p along and across the machined plane, or the workpiece is rotated and the relative feed motion S _pr along the machined surface is transmitted during circular grinding. Before processing, the combined grinding wheel is corrected at an angle of inclination α = 0. Then, the actuator is instructed to rotate the combined grinding wheel by an angle α, which depends on the grinding depth t, the outer diameter D _{0 of the} grinding wheel, and is selected from the condition
α ≥ arccos (1-2t / D ₀ ).
The actuator moves the rod 15 in the axial direction, while the guide rod 14 rotates the sleeve 12, which by means of the finger 10 transmits the rotation to the movable oblique disk 5. The movable 5 and fixed 4 disks have non-parallel ends that are made at an angle α / 2, and being in contact, they can form an angle from 0 to α between the outer ends. The rotation of the movable disk 5 provides installation and smooth adjustment of the angle of inclination from zero to α of the composite grinding wheel 1 relative to a plane perpendicular to the axis of rotation.

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.The installation of the assembly circle at an angle α turns the cylindrical peripheral cutting surface into an oval, with cyclically repeating sections: with decreasing to R _min and increasing to R _max profile radius R _CR = 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. In each cyclically repeated section, two states of the grinding process take place. On the part of the plot, which corresponds to a decrease in the radius of the profile relative to the axis of rotation, stock removal is carried out with an increased feed. On the part of the plot, which corresponds to an increase in the radius of the profile - stock removal is carried out with a reduced feed. Thus, cyclically repeating sections of the tool profile, loaded differently, allow processing using the entire peripheral working part while maintaining the advantages of the intermittent grinding process.

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).The proposed device allows you to set the combined grinding wheel at an angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation, and smoothly change the angle from zero to α, without stopping the processing process, allows you to combine rough (α _max ), semi-finished (α _cf ) and finish (α = 0 ) grinding (nursing) in one step without reinstalling the tool (product).

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. The smooth transition of the depressions into the protrusions with the simultaneous movement of the cutting zone in the axial direction contributes to a smooth increase and decrease in the removed allowance per revolution of the combined grinding wheel, which characterizes the processing process as shock-free and vibration-resistant.

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. The design of a prefabricated tool 1, made up of individual elementary circles 2, used in the proposed device for abrasive processing, provides a greater thickness and a smaller cut width per each individual elementary circle 2 of the pre-assembled grinding wheel 1, i.e. A sequential, generator cutting pattern is reproduced. Each elementary circle 2 in the areas of increase and decrease of the radius of the profile removes the allowance as the end surface and the periphery in the form of narrow layers. This cutting scheme makes it possible to use increased processing conditions and the grinding process is accompanied by lower thermal tension in relation to conventional grinding.

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. The proposed device for abrasive machining reduces the roughness of the machined surface by 1-2 classes and extends technological capabilities by changing the angle of inclination of the assembly grinding wheel without stopping rotation, while the use of the entire peripheral working part of the tool compared to intermittent circles increases its dimensional and overall durability, and in combination with the combination of rough half-finishing and finishing passes - productivity and quality of processing.

Литература
Патент США N 3141268, кл. 51-168, 1964.Literature
US patent N 3141268, CL. 51-168, 1964.

А.с. СССР N 1085771, кл. B 24 B 5/00, 1984 - прототип. A.S. USSR N 1085771, class B 24 B 5/00, 1984 - prototype.

Claims (2)

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. 1. A device for abrasive processing, comprising a housing in which a spindle mounted with a rotary abrasive tool and a rod mounted with axial movement are axially mounted, coaxially mounted, characterized in that the spindle is made with an annular groove, and the abrasive tool is assembled from separate elementary abrasive circles, while the device is equipped with a rotation mechanism of the abrasive tool relative to the plane perpendicular to the axis of rotation, made in the form placed on the spindle with one end of the abrasive tool of the clamping washer, a flat helical conical compression spring, a guide washer and clamping nuts and two adjoining disks with non-parallel ends located on the other end of the abrasive tool, one of the disks being fixed rigidly, and the second is made with internal grooves and mounted for rotation by means of a mechanism made in the form of a sleeve mounted on the stem with the possibility of rotation of the sleeve with screw grooves on the inner surface of the guide pin, is pressed th on the rod and the sleeve placed in the grooves and thumb mounted on the hub and spindle located in the slots and said disc. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве элементарных абразивных кругов оно содержит отрезные круги. 2. The device according to claim 1, characterized in that as elementary abrasive wheels it contains cutting wheels.

Images