RU2239545C1 - Combination type tool - Google Patents

Abstract

FIELD: machine engineering, possibly manufacture of tools for abrasive finishing and surface plastic deforming of inner surfaces of openings of machine parts.

SUBSTANCE: grinding disc is mounted on mandrel and it has separate diamond-abrasive beams secured to outer surface of tore like elastic envelope. Cylindrical housing is arranged along the same axis as grinding disc. In closed groove of cylindrical housing deforming members are placed one near another. It is possible to restore worn outer diameter of grinding disc due to supplying compressed air into elastic envelope according to condition of arranging working surface of disc in the same tangent plane with deforming members.

EFFECT: enhanced efficiency, improved quality of grinding, increased useful life period of tool without readjusting it, possibility for restoring outer diameter of abrasive portion of disc at operation of tool.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к изготовлению инструментов для отделочной чистовой обработки абразивом и поверхностным пластическим деформированием внутренних поверхностей отверстий деталей машин.The invention relates to the manufacture of tools for finishing with abrasive and surface plastic deformation of the inner surfaces of the openings of machine parts.

Известен инструмент для чистовой обработки поверхностей вращения шлифованием и поверхностным пластическим деформированием, состоящий из шлифовального круга, у которого периферийная режущая поверхность выполнена прерывистой, а деформирующие элементы размещены в секторах, величина и угловое расположение которых соответствует секторам впадин периферийной поверхности абразивного круга, обеспечивается прерывание контакта "обрабатываемая поверхность - шлифовальный круг", что исключает образование прижогов на обрабатываемой поверхности [1].A known tool for finishing machining surfaces of revolution by grinding and surface plastic deformation, consisting of a grinding wheel, in which the peripheral cutting surface is intermittent, and the deforming elements are placed in sectors, the size and angular arrangement of which corresponds to the sectors of the depressions of the peripheral surface of the abrasive wheel, the contact is interrupted " work surface - grinding wheel ", which eliminates the formation of burns on the work surface ty [1].

Недостатком данного инструмента является 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 диаметр абразивного круга и приводит к потере работоспособности комбинированного инструмента в целом. Единственным решением приведения рабочих поверхностей шлифовального круга и деформирующих элементов в одну касательную плоскость - это отказ от правки и полная замена шлифовального круга, что значительно удорожает обработку и делает эксплуатацию конструкции нерентабельной.The disadvantage of this tool is the inability to restore the original diameter of the grinding wheel when it is worn. The operation of the tool will require restoration and cutting abilities of the grinding wheel, which is achieved by repeated dressing, and this reduces the diameter of the abrasive wheel and leads to loss of operability of the combined tool as a whole. The only solution to bring the working surfaces of the grinding wheel and deforming elements into one tangent plane is to refuse to edit and completely replace the grinding wheel, which significantly increases the cost of processing and makes the operation of the structure unprofitable.

Наиболее близким к изобретению является комбинированный инструмент, выполненный в виде шлифовального круга и соосно установленного с ним корпуса, в замкнутом ручье которого размещены рядом друг с другом деформирующие элементы, при этом устройство крепления шлифовального круга состоит из двух основных и двух прижимных сегментов с полуосями между ними, дающие возможность изменять угол наклона шлифовального круга, и двух основных и двух прижимных вкладышей, контактирующих со сферической с двумя лысками снаружи и коническим отверстием втулкой, фиксирующие положение и осуществляющие зажим шлифовального круга на оправке, располагая рабочую поверхность его в одной касательной плоскости с деформирующими элементами [2].Closest to the invention is a combined tool made in the form of a grinding wheel and a body coaxially mounted with it, in a closed creek of which deforming elements are placed next to each other, while the mounting device of the grinding wheel consists of two main and two pressure segments with half shafts between them giving the opportunity to change the angle of inclination of the grinding wheel, and two main and two clamping inserts in contact with a spherical with two flats on the outside and a conical hole in ulkoy fixing position and carrying a grinding wheel clamp on the mandrel, having a working surface thereof in a tangential plane with the deforming elements [2].

Недостатком данного инструмента является ограниченная возможность восстановления первоначального диаметра шлифовального круга при его износе, заключающаяся в том, что при достижении нулевого угла наклона круга последний необходимо удалять и заменять новым, что ведет к неоправданному перерасходу абразивного материала. При этом длительное время, расходуемое на переналадку с целью восстановления первоначального наружного диаметра шлифовального круга, ведет к удорожанию процесса. Кроме того, при правке шлифовального круга, которая необходима при каждом восстановлении наружного диаметра, удаляется заведомо больший слой абразива, чем при правке обычных традиционных кругов.The disadvantage of this tool is the limited ability to restore the original diameter of the grinding wheel when it is worn, which consists in the fact that when reaching a zero angle of inclination of the wheel, the latter must be removed and replaced with a new one, which leads to unjustified overspending of the abrasive material. At the same time, the long time spent on readjustment in order to restore the original outer diameter of the grinding wheel leads to a rise in the cost of the process. In addition, when dressing the grinding wheel, which is necessary with each restoration of the outer diameter, a deliberately larger layer of abrasive is removed than when dressing ordinary conventional wheels.

Задача изобретения - неоднократное восстановление первоначального диаметра шлифовального круга до полного износа алмазно-абразивного слоя и обеспечение бесприжогового прерывистого шлифования перед поверхностным пластическим деформированием, а также повышение качества обработки за счет периодического, совмещенного и последовательного воздействия на обрабатываемую поверхность абразива и деформирующих элементов, увеличение длительности работы без переналадок, производительности и срока службы инструмента за счет быстрого восстановления наружного диаметра абразивной части инструмента без остановки процесса.The objective of the invention is the repeated restoration of the initial diameter of the grinding wheel until the diamond abrasive layer is completely worn out and providing intermittent sandless grinding before surface plastic deformation, as well as improving the quality of processing due to periodic, combined and consistent exposure of the abrasive and deforming elements to the treated surface, increasing the duration of work without changeovers, productivity and tool life due to quick recovery copulating outer diameter abrasive part without stopping the process tool.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого комбинированного инструмента, содержащего шлифовальный круг с устройством его крепления на оправке и соосно установленный с ним цилиндрический корпус, в замкнутом ручье которого размещены рядом друг с другом деформирующие элементы, причем шлифовальный круг состоит из отдельных алмазно-абразивных брусков, закрепленных на наружной поверхности торообразной упругой оболочки, при этом восстановление изношенного наружного диаметра круга осуществляют за счет подачи сжатого воздуха в упругую оболочку, из условия расположения его рабочей поверхности в одной касательной плоскости с деформирующими элементами. Кроме того, для придания большей жесткости торообразной упругой оболочки внутренняя поверхность ее разделена перегородкой на отсеки, сообщающиеся между собой.The problem is solved using the proposed combined tool containing a grinding wheel with a device for mounting it on a mandrel and a cylindrical body coaxially mounted with it, in a closed creek of which deforming elements are placed next to each other, and the grinding wheel consists of separate diamond-abrasive bars fixed on the outer surface of the toroidal elastic shell, while restoring the worn out outer diameter of the circle is carried out by supplying compressed air to a flexible shell, from the condition of the location of its working surface in one tangent plane with deforming elements. In addition, to give greater rigidity to the toroidal elastic shell, its inner surface is divided by a partition into compartments communicating with each other.

Сущность конструкции комбинированного инструмента поясняется чертежами. На фиг.1 изображена конструкция предлагаемого комбинированного инструмента, частичный продольный разрез; на фиг.2 - вид слева по А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - частичный продольный разрез инструмента с максимально изношенным кругом.The essence of the design of the combined tool is illustrated by drawings. Figure 1 shows the design of the proposed combined tool, a partial longitudinal section; figure 2 is a left view along A in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 is a partial longitudinal section of a tool with the most worn out circle.

Предлагаемый комбинированный инструмент предназначен для отделочной чистовой обработки внутренних поверхностей отверстий деталей машин абразивом и поверхностным пластическим деформированием.The proposed combined tool is designed for finishing finishing of the internal surfaces of the openings of machine parts with abrasive and surface plastic deformation.

На оправке (шпинделе) 1 установлен шлифовальный круг 2, который является сборным и состоит из отдельных алмазно-абразивных брусков, закрепленных на наружной поверхности торообразной упругой оболочки 3. Для придания большей жесткости торообразной упругой оболочки 3 внутренняя поверхность ее разделена перегородкой 4 на отсеки 5, сообщающиеся между собой. Такое устройство крепления сборного шлифовального круга 2 позволяет быстро, на ходу восстанавливать изношенный наружный диаметр круга путем подачи сжатого воздуха Р_сж в упругую оболочку 3, из условия расположения рабочей поверхности круга в одной касательной плоскости с деформирующими элементами 6. Деформирующие элементы 6 размещены рядом друг с другом в замкнутом ручье, который расположен на цилиндрическом корпусе 7, установленном соосно кругу 2.On the mandrel (spindle) 1, a grinding wheel 2 is installed, which is prefabricated and consists of separate diamond-abrasive bars mounted on the outer surface of the toroidal elastic shell 3. To impart greater rigidity to the toroidal elastic shell 3, its inner surface is divided by a partition 4 into compartments 5, communicating with each other. Such a fastening device for the combined grinding wheel 2 allows you to quickly, on the fly, restore the worn out outer diameter of the wheel by supplying compressed air P _cr to the elastic shell 3, from the condition that the working surface of the wheel is in the same tangent plane with the deforming elements 6. The deforming elements 6 are placed next to each other another in a closed stream, which is located on a cylindrical body 7 mounted coaxially to circle 2.

Алмазно-абразивные бруски круга 2 берут на гибкой, например каучуковой, основе, а крепление их к торообразной упругой оболочке 3 выполняют одним из известных способов, например приклеиванием, путем вулканизации и др.The diamond-abrasive bars of circle 2 are taken on a flexible, for example rubber, base, and their fastening to a toroidal elastic shell 3 is performed by one of the known methods, for example by gluing, by vulcanization, etc.

Торообразная упругая оболочка 3 установлена на оправке 1 с помощью ограничительных шайб 8, шайбы 9 и закреплена гайкой 10.The toroidal elastic shell 3 is mounted on the mandrel 1 with restrictive washers 8, washers 9 and secured with a nut 10.

Приведение в рабочее состояние торообразной упругой оболочки 3 осуществляется путем подачи в оболочку через боковое 11 и центральное 12 отверстия, расположенные в оправке 1, штуцера и ниппеля (не показаны) под давлением Р_сж сжатого воздуха.Actuation of the operating state of a toroidal elastic membrane 3 is carried out by applying to the shell 11 through the side and central openings 12 disposed in the mandrel 1, and the fitting pin (not shown) under the pressure of compressed air P _{compression channel.}

В неподвижном раскатнике, установленном соосно шлифовальному кругу и имеющем корпус 7 в виде полой трубы, размещен подшипник 13, служащий опорой оправки 1 шлифовального круга 2.In a stationary rolling mill installed coaxially to the grinding wheel and having a housing 7 in the form of a hollow pipe, a bearing 13 is placed that serves as a support for the mandrel 1 of the grinding wheel 2.

Многошариковый жесткий перемещаемый раскатник данного комбинированного инструмента состоит из шариков 6, расположенных рядом друг с другом в желобе диска 14, между буртиком 15 диска и упорным подшипником 16, подшипник и диск закреплены на корпусе 7 с помощью крышки 17 болтами 18. В нерабочей зоне шарики закрыты кожухом 19, закрепленным на корпусе 7 винтами 20, в рабочей зоне шарики открыты.The multi-ball rigid movable rolling mill of this combined tool consists of balls 6 located next to each other in the trough of the disk 14, between the bead 15 of the disk and the thrust bearing 16, the bearing and the disk are fixed to the housing 7 with a cover 17 with bolts 18. In the inoperative zone, the balls are closed the casing 19, mounted on the housing 7 by screws 20, in the working area, the balls are open.

Для предохранения от осевого смещения алмазно-абразивных брусков круга 2 и упругой оболочки 3 под действием сил резания и продольной подачи, а также от попадания охлаждающей жидкости и шлама в устройство крепления шлифовального круга торцы последнего закрыты ограничительными шайбами 8, наружный диаметр которых несколько меньше диаметра D инструмента.To protect against axial displacement of the diamond-abrasive bars of circle 2 and the elastic shell 3 under the action of cutting forces and longitudinal feed, as well as from the ingress of coolant and sludge into the mounting device of the grinding wheel, the ends of the latter are closed by restrictive washers 8, the outer diameter of which is slightly smaller than the diameter D tool.

Инструмент работает следующим образом.The tool works as follows.

Изделие зажимают в патроне внутришлифовального станка, а комбинированный инструмент: шлифовальный круг - в шпинделе шлифовальной бабки станка, раскатник - на корпусе шлифовальной бабки.The product is clamped in the chuck of the internal grinding machine, and the combined tool: grinding wheel - in the spindle of the grinding head of the machine, rolling mill - on the body of the grinding head.

Шлифовальный круг 2, соприкасаясь периферийным прерывистым режущим слоем шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью изделия, снимает установленный припуск, а деформирующие элементы 6 за счет силы трения прокатываются между поверхностями детали и диском 14 и производят окончательное раскатывание обработанной поверхности.The grinding wheel 2, in contact with the peripheral discontinuous cutting layer of the grinding wheel with the workpiece surface, removes the established allowance, and the deforming elements 6, due to the frictional force, are rolled between the surfaces of the part and the disk 14 and produce the final rolling of the treated surface.

Прерывистый режущий слой шлифовального круга 2 снижает вероятность образования прижогов на поверхности обработки, а близлежащие шарики, практически не менее двух участвующих в работе, обеспечивают непрерывность пластической деформации поверхности изделия, что исключает колебания и вибрации алмазно-абразивного круга 2 и уменьшает шероховатость обработанной поверхности.The intermittent cutting layer of the grinding wheel 2 reduces the likelihood of burns on the machining surface, and nearby balls, practically no less than two involved in the work, ensure the continuity of plastic deformation of the product surface, which eliminates vibrations and vibrations of the diamond abrasive wheel 2 and reduces the roughness of the treated surface.

По мере износа шлифовального круга 2 его бруски, имевшие первоначальную высоту Н_mах благодаря постоянному давлению Р_сж сжатого воздуха в упругой оболочке, будут располагаться на диаметре D, постоянно восстанавливая его первоначальный размер. Алмазно-абразивные бруски, обладая свойством самозатачивания, при таком креплении в сборном круге по мере износа последнего не требуют правки, что сокращает непроизводительные затраты вспомогательного времени.As the wear of the grinding wheel 2 it bars had an initial height H _max due to the constant pressure P in the compressed air _{compression channel} elastic sheath will be placed on a diameter D, constantly restoring its original resolution. Diamond-abrasive bars, having the property of self-sharpening, with such fastening in the assembly wheel as the latter wears out, do not require dressing, which reduces the unproductive costs of auxiliary time.

Для увеличения периода стойкости алмазно-абразивных брусков в качестве абразивного материала используют эльбор, искусственные и природные алмазы на каучуковой связке.To increase the durability period of diamond-abrasive bars, elbor, artificial and natural diamonds with a rubber bond are used as abrasive material.

Инструмент, его упругая алмазно-абразивная часть 2, под давлением Р_сж сжатого воздуха прилегает к обрабатываемой поверхности с усилием пропорционально давлению Р_сж, интенсифицируя обработку.The tool, its elastic diamond abrasive part 2 under pressure P of the compressed air _{compression channel} adjacent to the work surface with a force proportional to the pressure P _{compression channel,} intensifying processing.

Крепление алмазно-абразивных брусков на упругой 3 оболочке позволяет не только исключить вибрации, свойственные традиционным прерывистым кругам, но и регулировать усилие прижатия брусков к обрабатываемой поверхности.The fastening of diamond-abrasive bars on an elastic 3 shell allows not only to eliminate the vibrations inherent in traditional intermittent circles, but also to regulate the force of pressing the bars to the surface to be treated.

Упругая алмазно-абразивная часть инструмента автоматически принимает форму, соответствующую форме обрабатываемой поверхности в месте контакта [3], позволяет в процессе обработки осуществить радиальное перемещение алмазно-абразивных брусков, восстанавливая наружный диаметр инструмента, при этом являясь демпфером, сглаживает удары и уменьшает вибрации.The elastic diamond-abrasive part of the tool automatically takes the form corresponding to the shape of the surface being machined at the contact point [3], allows the radial movement of diamond-abrasive bars during processing, restoring the outer diameter of the tool, while being a damper, smoothes out impacts and reduces vibrations.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить качество и бесприжоговость обработки отверстий за счет периодического, совмещенного и последовательного воздействия на обрабатываемую поверхность прерывистого режущего алмазно-абразивного слоя и раскатки с деформирующим участком.The claimed technical solution allows to improve the quality and porosity of hole processing due to the periodic, combined and consistent exposure to the treated surface of an intermittent cutting diamond-abrasive layer and rolling with a deforming section.

Экспериментально установлено, что при чистовой обработке отверстий на внутришлифовальном станке модели ЗК227В предлагаемым инструментом при обычных режимах обработки необходимая точность и шероховатость поверхности были достигнуты в 1,9-2 раза быстрее, появление прижогов на обработанных поверхностях зафиксировано не было.It was experimentally established that during the finishing of holes on the ZK227V model grinding machine with the proposed tool under normal processing conditions, the required accuracy and surface roughness were achieved 1.9-2 times faster, the occurrence of burns on the treated surfaces was not recorded.

Таким образом, данный инструмент, основанный на комбинировании двух чистовых способов обработки, позволяет использовать преимущества, свойственные этим технологическим процессам, восстанавливать наружный диаметр алмазно-абразивной части инструмента, что расширяет технологические возможности станков и сокращает основное время обработки.Thus, this tool, based on a combination of two finishing processing methods, allows you to use the advantages inherent in these technological processes, to restore the outer diameter of the diamond-abrasive part of the tool, which extends the technological capabilities of machines and reduces the main processing time.

Источники информацииSources of information

1. А.с. СССР 1296391, МКИ B 24 D 5/00, 1987.1. A.S. USSR 1296391, MKI B 24 D 5/00, 1987.

2. Патент РФ 2100177, МКИ B 24 B 45/00, 39/02, B 24 D 5/02. Комбинированный инструмент. Степанов Ю.С., Афанасьев Б.И., Селеменев М.Ф. Заявка № 96101389/02, заявл. 23.01.96, опубл. 27.12.97. Бюл. № 36.2. RF patent 2100177, MKI B 24 B 45/00, 39/02, B 24 D 5/02. Combined tool. Stepanov Yu.S., Afanasyev B.I., Selemenev M.F. Application No. 96101389/02, declared 01/23/96, publ. 12/27/97. Bull. Number 36.

3. Патент Франции 2654027, МКИ B 24 B 9/14. Инструмент для обработки поверхности, автоматически принимающий соответствующую форму. Заяв. 06.11.1989, опуб. 05.10.1991. ВИНИПИ № 19.3. French patent 2654027, MKI B 24 B 9/14. A surface treatment tool that automatically takes the appropriate shape. Application 11/06/1989, publ. 10/05/1991. VINIPI number 19.

Claims (2)

1. Комбинированный инструмент, содержащий шлифовальный круг с устройством его крепления на оправке и соосно установленный с ним цилиндрический корпус, в замкнутом ручье которого размещены рядом друг с другом деформирующие элементы, отличающийся тем, что шлифовальный круг состоит из отдельных алмазно-абразивных брусков, закрепленных на наружной поверхности торообразной упругой оболочки, при этом за счет подачи сжатого воздуха в упругую оболочку осуществлено восстановление изношенного наружного диаметра круга из условия расположения его рабочей поверхности в одной касательной плоскости с деформирующими элементами.1. A combined tool containing a grinding wheel with a device for mounting it on a mandrel and a cylindrical body coaxially mounted with it, in a closed creek of which deforming elements are placed next to each other, characterized in that the grinding wheel consists of separate diamond-abrasive bars mounted on the outer surface of the toroidal elastic shell, while due to the supply of compressed air into the elastic shell, the worn out outer diameter of the circle is restored from the arrangement of the working surface in a tangential plane with the deforming elements. 2. Комбинированный инструмент по п.1, отличающийся тем, что для придания большей жесткости торообразной упругой оболочке её внутренняя поверхность разделена перегородкой на отсеки, сообщающиеся между собой.2. The combined tool according to claim 1, characterized in that to give greater rigidity to the toroidal elastic shell, its inner surface is divided by a partition into compartments communicating with each other.

Images