RU2385215C1

RU2385215C1 - Cutting fluid feeder for flat face grinding

Info

Publication number: RU2385215C1
Application number: RU2008129566/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Григорьевич Гусев (RU); Владимир Григорьевич Гусев; Роман Валерьевич Жигалов (RU); Роман Валерьевич Жигалов; Павел Сергеевич Швагирев (RU); Павел Сергеевич Швагирев
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-03-27
Also published as: RU2008129566A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in fluid feeder intended for flat face grinding. Proposed device is fixed on grinding wheel body lower face and comprises hollow circular collector with circular slot and cutting fluid pipe to feed it into collector. There is a cover to stop collector chamber, consisting of two separate various-diametre rings fixed on collector case. Said rings make aforesaid circular slot accommodating cutting fluid feed pipe furnished with rigid ring secured off-center thereon. The latter makes slot with the cover lower face. Pipeline can be arranged in helical slot formed by working table outer cylindrical surface and grinding wheel disk chuck inner surface. Cover larger ring has vanes to force cutting fluid into cutting zone and vanes to force air flow towards device periphery.

EFFECT: feeding cutting fluid during flat face grinding.

4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для подачи смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания при плоском торцовом шлифовании.The invention relates to mechanical engineering, and in particular to devices for supplying a cutting fluid to the cutting zone with flat face grinding.

Известно устройство для комбинированной подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания через поры шлифовального круга, выполненного в виде корпуса и крышки, которые образуют полость, соединенную с источником СОЖ, (см., например, А.С. СССР №1225775 МПК В24В 55/02). Устройство содержит корпус и крышку, во внутренней полости которых выполнены два осевых и два радиальных паза. В радиальные пазы вставлены плоские пружины и перегородки, выполненные в виде пластин, которые контактируют с пружинами, разделяющими внутреннюю полость корпуса на два сектора, каждый из которых используется для подачи разных видов СОЖ - эмульсии и масла. Ширина выходной кольцевой щели устройства для подвода смазочно-охлаждающей жидкости может регулироваться путем осевого перемещения крышки относительно корпуса при ее повороте по часовой или против часовой стрелки.A device for the combined supply of cutting fluid (coolant) into the cutting zone through the pores of the grinding wheel, made in the form of a body and a cover that form a cavity connected to a coolant source (see, for example, AS USSR No. 1225775 IPC B24B 55/02). The device comprises a housing and a cover, in the inner cavity of which two axial and two radial grooves are made. In the radial grooves are inserted flat springs and partitions made in the form of plates that are in contact with the springs that divide the internal cavity of the housing into two sectors, each of which is used to supply different types of coolant - emulsion and oil. The width of the output annular gap of the device for supplying cutting fluid can be adjusted by axial movement of the cover relative to the housing when it is rotated clockwise or counterclockwise.

Недостатками данного устройства является сложность конструкции, состоящей из большого числа вращающихся элементов, требующих точной балансировки инструмента и центрирования корпуса круга на шпинделе шлифовального станка. Сложность данного устройства требует дополнительных навыков по его сборке с жестким соблюдением технологических зазоров конструктивных элементов и последовательности сборки.The disadvantages of this device is the complexity of the design, consisting of a large number of rotating elements that require accurate balancing of the tool and centering the wheel case on the spindle of the grinding machine. The complexity of this device requires additional skills in its assembly with strict adherence to technological clearances of structural elements and assembly sequence.

Известно также устройство для подачи СОЖ в зону резания через поры абразивного круга (см. А.С. СССР №1252148 МПК В24В 55/02), выполненного в виде шкива с выточками, на который одет цилиндр с окнами для подачи СОЖ из устройства в приемные полости.It is also known a device for supplying coolant to the cutting zone through the pores of the abrasive wheel (see AS USSR No. 1252148 IPC V24V 55/02), made in the form of a pulley with recesses, on which is dressed a cylinder with windows for supplying coolant from the device to the receiving cavities.

В щеках шкива выполнены резьбовые отверстия, в которые ввинчиваются трубопроводы для подвода СОЖ к устройству. Чтобы подать смазочно-охлаждающую жидкость в кольцевые выточки, трубопроводы закрепляют в различном положении вдоль оси вращения инструмента.Threaded holes are made in the pulley cheeks, into which pipelines are screwed in to supply coolant to the device. To supply cutting fluid to the annular grooves, the pipelines are fixed in a different position along the axis of rotation of the tool.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и необходимость точной балансировки сборного абразивного круга (САК) вместе с устройством. Большое количество выточек и приемных полостей для СОЖ в значительной степени усложняет этот процесс. Следующим существенным недостатком данного устройства является возможность засорения отходами шлифования отверстий, через которые СОЖ подается в зону резания.The disadvantages of this device are the design complexity and the need for accurate balancing of the combined abrasive wheel (SAK) together with the device. A large number of grooves and receiving cavities for the coolant greatly complicates this process. Another significant drawback of this device is the possibility of clogging by the grinding waste holes through which coolant is supplied to the cutting zone.

Известно также устройство (прототип), изготовленное из полистирола для снижения массы устройства, предназначенное для подвода СОЖ при шлифовании торцовыми секторными кругами (см. А.С. СССР №1516327 МПК В24В 55/02). Оно содержит коллектор с полостью и кольцевой щелью для подачи смазочно-охлаждающей жидкости в планшайбу шлифовального круга. В кольцевой щели размещены раздвижные пробки, в результате чего создается возможность регулирования протяженности участка для подачи смазочно-охлаждающей жидкости в зависимости от ширины зоны торцового шлифования.It is also known a device (prototype) made of polystyrene to reduce the mass of the device, intended for supplying coolant when grinding with end sector circles (see AS USSR No. 1516327 IPC V24V 55/02). It contains a collector with a cavity and an annular slot for supplying cutting fluid to the grinding wheel faceplate. Sliding plugs are placed in the annular gap, as a result of which it becomes possible to control the length of the section for supplying the cutting fluid, depending on the width of the face grinding zone.

Недостатками прототипа являются сложность конструкции устройства и его установки на станок, засорение зоны резания отходами шлифования, что приводит к выбросу смазочно-охлаждающей жидкости наружу вне зоны контакта инструмента и заготовки.The disadvantages of the prototype are the complexity of the design of the device and its installation on the machine, the clogging of the cutting zone by grinding waste, which leads to the release of cutting fluid to the outside outside the contact zone of the tool and the workpiece.

Технический эффект, достигаемый изобретением, - упрощение конструкции и устранение засорения устройства отходами шлифования. Технический эффект достигается тем, что оно содержит полый кольцевой коллектор с кольцевой щелью и трубопровод для подачи СОЖ в коллектор. Причем устройство закреплено на нижнем торце корпуса шлифовального круга и снабжено крышкой, закрывающей полость коллектора и выполненной из двух отдельных колец различного диаметра, закрепленных на корпусе коллектора и образующих между собой упомянутую кольцевую щель. В кольцевую щель неподвижно установлен трубопровод для подачи СОЖ, имеющий жестко и эксцентрично закрепленное кольцо, образующее зазор с нижним торцом крышки, и выполненный с возможностью размещения его в серповидном зазоре, образованном наружной цилиндрической поверхностью рабочего стола с обрабатываемыми заготовками и внутренней поверхностью планшайбы шлифовального круга. Большее кольцо крышки выполнено с лопатками для нагнетания СОЖ в зону резания, установленными по касательным к выполненным в нем отверстиям, и с лопатками, оттесняющими воздушные потоки к периферии устройства, закрепленными на нижнем торце большего кольца.The technical effect achieved by the invention is to simplify the design and eliminate clogging of the device by grinding waste. The technical effect is achieved in that it contains a hollow annular collector with an annular gap and a pipeline for supplying coolant to the collector. Moreover, the device is mounted on the lower end of the grinding wheel housing and is equipped with a lid covering the collector cavity and made of two separate rings of various diameters, mounted on the collector case and forming the aforementioned annular gap. A coolant supply pipe is fixedly installed in the annular slot, having a rigidly and eccentrically fixed ring forming a gap with the lower end of the lid, and configured to place it in the crescent-shaped gap formed by the outer cylindrical surface of the working table with the workpieces and the inner surface of the grinding wheel faceplate. The larger ring of the cover is made with blades for pumping coolant into the cutting zone, mounted tangentially to the holes made in it, and with blades pushing the air flow to the periphery of the device, mounted on the lower end of the larger ring.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен осевой разрез устройства, установленного на торцовом шлифовальном круге; на фиг.2 - вид по стрелке А на устройство, представленное на фиг.1; на фиг.3 - сечение А - А наклонной лопатки, нагнетающей СОЖ в зону резания, указанное на фиг.2; на фиг.4 - вид по стрелке Б на устройство, представленное на фиг.1 (для упрощения чертежа на данной позиции трубопровод с кольцом не показаны).The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows an axial section of a device mounted on an end grinding wheel; figure 2 is a view along arrow A of the device shown in figure 1; figure 3 is a cross section a - a inclined blade forcing coolant into the cutting zone indicated in figure 2; figure 4 is a view along arrow B of the device shown in figure 1 (to simplify the drawing at this position, the pipeline with the ring is not shown).

Устройство для подачи СОЖ содержит полый кольцевой коллектор 1, выполненный из полистирола для облегчения конструкции (фиг.1), причем само устройство закреплено болтами 2 на корпусе 3 торцового шлифовального круга. Корпус коллектора 1 центрируется относительно оси I-I вращения круга установкой его в центральное отверстие планшайбы 4. В корпусе коллектора 1 выполнена кольцевая полость 5 для приема СОЖ, которая закрывается снизу крышкой 6. Крышка 6 состоит из двух отдельных колец, меньшее кольцо 7 крепится к корпусу коллектора 1 винтами 8 (в целях упрощения на фиг.1 показана лишь ось винтов), а большее кольцо 9 крепится к корпусу коллектора 1 винтами 10. Малое 7 и большое кольцо 9 после их крепления к корпусу коллектора 1 образуют кольцевую щель 11, в которую вставлен с зазором неподвижный трубопровод 12, к которому жестко и эксцентрично прикреплено кольцо 13. В большем кольце 9 просверлены отверстия 14, по касательным к которым установлены лопатки 15 для нагнетания СОЖ в зону резания. Лопатки 15 наклонены в поперечном сечении под углом γ (фиг.3) для оптимального захвата и подачи СОЖ в зону резания. На нижнем торце большего кольца 9 прикреплены лопатки 16, оттесняющие воздушные потоки, генерируемые быстро вращающимся торцовым шлифовальным кругом к его периферии. Собранный торцовый шлифовальный круг устанавливается на шпиндель 17 станка и закрепляется гайкой 18.The coolant supply device comprises a hollow annular manifold 1 made of polystyrene to facilitate construction (Fig. 1), the device itself being bolted 2 to the housing 3 of the end grinding wheel. The collector housing 1 is centered relative to the axis of rotation of the circle II by installing it in the central hole of the faceplate 4. An annular cavity 5 is made in the collector housing 5 for receiving coolant, which is closed by a cover 6. The cover 6 consists of two separate rings, the smaller ring 7 is attached to the collector body 1 with screws 8 (in order to simplify, only the axis of the screws is shown in FIG. 1), and the larger ring 9 is attached to the collector body 1 with screws 10. The small 7 and large ring 9 after they are attached to the collector body 1 form an annular gap 11 into which the insert n with a gap there is a stationary pipe 12 to which the ring 13 is rigidly and eccentrically attached. Holes 14 are drilled in the larger ring 9, along which tangent blades 15 are installed for pumping coolant into the cutting zone. The blades 15 are inclined in cross section at an angle γ (Fig. 3) for optimal grip and coolant supply to the cutting zone. At the lower end of the larger ring 9, blades 16 are attached, displacing the air flows generated by the rapidly rotating end grinding wheel to its periphery. The assembled mechanical grinding wheel is mounted on the spindle 17 of the machine and secured with a nut 18.

Трубопровод 12 для подачи смазочно-охлаждающей жидкости размещен в серповидном зазоре 19, образованном наружной цилиндрической поверхностью рабочего стола 20 с обрабатываемыми заготовками 22 и внутренней поверхностью планшайбы 4, на торце которой расположен алмазный режущий слой 21 (фиг.1), толщиной 3-5 мм.The pipe 12 for supplying a cutting fluid is placed in a sickle-shaped gap 19, formed by the outer cylindrical surface of the working table 20 with the workpieces 22 and the inner surface of the faceplate 4, at the end of which there is a diamond cutting layer 21 (Fig. 1), 3-5 mm thick .

Устройство для подачи СОЖ работает следующим образом.A device for supplying coolant works as follows.

Включают вращение шпинделя шлифовального станка на рабочей частоте по стрелке ω_к, при этом вращается также устройство для подачи СОЖ. Включают вращение стола 20 по стрелке ω_ст с установленными и закрепленными на нем заготовками 22. Для снятия припуска с заготовок 22 шлифовальная бабка вместе с торцовым шлифовальным кругом опускается вертикально вниз по стрелке D, со скоростью вертикальной подачи. В процессе шлифования заготовок 22 выделяется большое количество тепла, которое приводит к термическому повреждению обработанного поверхностного слоя деталей. Для снижения тепловыделений в обрабатываемых заготовках используют смазочно-охлаждающие жидкости, эффективность действия которых в большей степени зависит от устройства для подачи СОЖ.Turn on the rotation of the spindle of the grinding machine at the operating frequency in the direction of the arrow ω _k , while the device for supplying coolant also rotates. Turn on the rotation of the table 20 in the direction of ω _st with the blanks 22 installed and fixed on it. To remove the stock from the blanks 22, the grinding head along with the end grinding wheel is lowered vertically down arrow D at the vertical feed rate. In the process of grinding the workpieces 22, a large amount of heat is generated, which leads to thermal damage to the processed surface layer of the parts. To reduce heat in the processed workpieces, cutting fluids are used, the effectiveness of which depends more on the coolant supply device.

В кольцевую полость 5 предлагаемого устройства СОЖ подают по неподвижному трубопроводу 12. Попав в быстро вращающееся устройство, СОЖ мгновенно отбрасывается центробежной силой к периферии и, захватываясь радиальными лопатками 15, направляется в отверстия 14. На выходе из отверстий 14 СОЖ увлекается воздушным потоком, который генерируется быстро вращающимися лопатками 16, и направляется непосредственно в зону контакта алмазных режущих зерен 21 с металлом обрабатываемых заготовок 22.In the annular cavity 5 of the proposed device, the coolant is fed through a stationary pipe 12. Once in the rapidly rotating device, the coolant is instantly discarded by centrifugal force to the periphery and, being captured by radial blades 15, is sent to the holes 14. At the exit from the holes 14, the coolant is carried away by the air flow that is generated rapidly rotating blades 16, and is sent directly to the contact zone of the diamond cutting grains 21 with the metal of the workpiece 22.

Исследования аэродинамических потоков I-IY, генерируемых торцовым кругом в процессе шлифования заготовок, показали, что вследствие быстрого вращения инструмента возникают воздушные наружные, внутренние и торцовые потоки (см. Гусев В.Г., Швагирев П.С., Морозов А.В. Аэродинамические потоки, генерируемые дискретным торцовым шлифовальным кругом. - Известия Тульского государственного университета. Серия. Инструментальные и метрологические системы. Вып.1. - Труды Международной юбилейной научно - технической конференции. Часть 2. - Тула: Изд - во ТулГУ, 2005. - с.74-79). Воздушный поток I из ближайшей к инструменту области начинает поступать в зазоры между заготовками и рабочей поверхностью стола внутрь торцового сборного абразивного круга. Воздушный поток II, более мощный по сравнению с воздушным потоком I, также поступает внутрь круга. Потоки I, II увлекаются вращающимися сегментами и в виде потоков III направляются к периферии инструмента.Studies of I-IY aerodynamic flows generated by the end-face during grinding of workpieces have shown that due to the rapid rotation of the tool, external, internal and end-face air flows arise (see Gusev V.G., Shvagirev P.S., Morozov A.V. Aerodynamic flows generated by a discrete face grinding wheel. - Bulletin of the Tula State University. Series. Instrumental and metrological systems. Issue 1. - Proceedings of the International anniversary scientific and technical conference. Part 2. - Tula: Publishing house of Tula I, 2005. - s.74-79). Airflow I from the area closest to the tool begins to flow into the gaps between the workpieces and the working surface of the table inside the end assembly of the abrasive wheel. Airflow II, more powerful than airflow I, also enters the circle. Streams I, II are carried away by rotating segments and in the form of streams III are directed to the periphery of the instrument.

При этом потоки III проходят в щели между сегментами, и на входе инструмента генерируется мощный аэродинамический поток IV, со скоростями движения воздуха, направленными касательно вращающемуся инструменту. В результате такого перемещения воздуха внутри инструмента создается разрежение, вызывающее подсос нового объема воздуха внутрь инструмента в виде потоков I и II, которые поднимают отходы шлифования вверх, что приводит к засорению каналов для подвода СОЖ непосредственно в зону контакта инструмента с заготовками. Засорение каналов нарушает поступление СОЖ в зону обработки, и процесс резания протекает всухую, поскольку она выбрасывается из инструмента не в плоскости резания, а на определенной высоте от обрабатываемых поверхностей заготовки, где произошло засорение каналов.In this case, flows III pass in the gap between the segments, and a powerful aerodynamic flow IV is generated at the instrument inlet, with air velocities directed relative to the rotating tool. As a result of this movement of air inside the tool, a vacuum is created that causes the suction of a new volume of air into the tool in the form of flows I and II, which raise the grinding waste up, which leads to clogging of the channels for supplying coolant directly to the contact zone of the tool with the workpieces. Clogging of the channels disrupts the flow of coolant into the processing zone, and the cutting process proceeds dry, since it is ejected from the tool not in the cutting plane, but at a certain height from the workpiece’s machined surfaces where the channels are clogged.

В полости 5 предлагаемого устройства для подачи СОЖ также возникает разрежение, обусловленное быстрым выбросом СОЖ из устройства по отверстиям 14. Разрежение вызывает подсос воздуха внутрь полости 5, а вместе с ним в полость 5 могут транспортироваться также и отходы шлифования, засоряющие устройство и выводящие его из рабочего состояния. Однако этого в предлагаемом устройстве не происходит, так как этому препятствует кольцо 13, жестко закрепленное на трубопроводе 12. Зазор между верхним торцом кольца 13 и нижним торцом крышки 6 незначительный и составляет (0,5-1) мм. Устранению проникновения отходов СОЖ в полость 5 способствуют также лопатки 16, которые оттесняют воздушные потоки, генерируемые инструментом, к периферии шлифовального круга. Воздушный поток, отбрасываемый лопатками 16, насыщает СОЖ кислородом воздуха, увеличивает скорость ее течения и направляет в зону резания. При этом значительно улучшается ее моющее, охлаждающее, смазочное и диспергирующее действие. Размельченный и газонасыщенный поток, направляемый лопатками 16 непосредственно в зону резания примерно со скоростью резания (скорость резания при шлифовании 35-50 м/с), интенсифицирует конвективный теплообмен между шлифуемыми заготовками и СОЖ.In the cavity 5 of the proposed device for supplying coolant, a vacuum also occurs due to the rapid release of coolant from the device through the holes 14. The vacuum causes air to leak into the cavity 5, and with it grinding sand that can clog the device and remove it from working condition. However, this does not occur in the proposed device, since this is prevented by a ring 13, rigidly fixed on the pipeline 12. The gap between the upper end of the ring 13 and the lower end of the cover 6 is insignificant and amounts to (0.5-1) mm. The elimination of the penetration of coolant waste into the cavity 5 is also facilitated by the blades 16, which push the air flows generated by the tool to the periphery of the grinding wheel. The air flow discarded by the blades 16 saturates the coolant with atmospheric oxygen, increases its flow rate and directs it to the cutting zone. At the same time, its washing, cooling, lubricating and dispersing effects are significantly improved. The crushed and gas-saturated flow directed by the blades 16 directly into the cutting zone at approximately the cutting speed (cutting speed during grinding is 35-50 m / s) intensifies convective heat transfer between the grinding workpieces and the coolant.

Таким образом, предложенное устройство значительно проще в конструктивном выполнении по сравнению с прототипом, устраняет засорение его отходами шлифования, что обеспечивает эффективное действие СОЖ в процессе обработки и благоприятно сказывается на повышении стойкости шлифовального круга и качестве обработанного поверхностного слоя деталей.Thus, the proposed device is much simpler in design compared to the prototype, eliminates clogging of it with grinding waste, which ensures the effective action of the coolant during processing and favorably affects the increase in the resistance of the grinding wheel and the quality of the processed surface layer of parts.

Claims

Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) при плоском торцовом шлифовании, содержащее полый кольцевой коллектор с кольцевой щелью и трубопровод для подачи СОЖ в коллектор, отличающееся тем, что оно закреплено на нижнем торце корпуса шлифовального круга и снабжено крышкой, закрывающей полость коллектора и выполненной из двух отдельных колец различного диаметра, закрепленных на корпусе коллектора и образующих между собой упомянутую кольцевую щель, в которой неподвижно установлен трубопровод для подачи СОЖ, имеющий жестко и эксцентрично закрепленное кольцо, образующее зазор с нижним торцом крышки, и выполненный с возможностью размещения его в серповидном зазоре, образованном наружной цилиндрической поверхностью рабочего стола с обрабатываемыми заготовками и внутренней поверхностью планшайбы шлифовального круга, при этом большее кольцо крышки выполнено с лопатками для нагнетания СОЖ в зону резания, установленными по касательным к выполненным в нем отверстиям, и с лопатками, оттесняющими воздушные потоки к периферии устройства, закрепленными на нижнем торце большего кольца. A device for supplying a cutting fluid for flat face grinding, comprising a hollow annular manifold with an annular gap and a pipeline for supplying coolant to the collector, characterized in that it is mounted on the lower end of the grinding wheel body and provided with a lid covering the collector cavity and made of two separate rings of various diameters, mounted on the manifold body and forming the aforementioned annular gap, in which the coolant supply pipe is fixedly mounted, having a rigid and an eccentrically fixed ring forming a gap with the lower end of the lid, and made with the possibility of placing it in a crescent-shaped gap formed by the outer cylindrical surface of the working table with the workpieces and the inner surface of the grinding wheel face, with the larger cover ring made with blades for pumping coolant into the cutting zone, mounted tangentially to the holes made in it, and with blades, pushing the air flow to the periphery of the device, mounted on the bottom end of a larger ring.