RU2146604C1

RU2146604C1 - Assembled grinding wheel for combination working

Info

Publication number: RU2146604C1
Application number: RU98123640A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Степанов; Б.И. Афонасьев; В.В. Бородин; М.Г. Подзолков
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2000-03-20

Abstract

FIELD: machine-building plants. SUBSTANCE: grinding wheel is used for effective finishing working of blanks made of materials difficult to work and disposed to burns. Wheel body is made as a ring with longitudinal recesses and projections. Stationary abrasive-carrying members are positioned on projections. Recesses accommodate abrasive carrying members movable in longitudinal direction. Wheel includes mechanism of synchronous displacement of moving members. Construction of wheel allows installation of moving member at an angle to plane perpendicular to axis of rotation. EFFECT: enhanced cutting capacity. 6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке материалов резанием, и может быть использовано на всех машиностроительных предприятиях для эффективной чистовой обработки заготовок из трудношлифуемых склонных к прижогам материалов абразивными кругами. The invention relates to mechanical engineering, namely to the processing of materials by cutting, and can be used at all engineering enterprises for effective finishing of workpieces from hard-to-burn materials prone to burns with abrasive wheels.

Известен сборный абразивный круг, содержащий абразивонесущие элементы с крупнозернистым и мелкозернистым слоями и механизм перемещения элементов с мелкозернистым абразивным слоем, который выполнен в виде плунжеров, установленных с возможностью взаимодействия с конической втулкой, соединенной с гайкой поворотного устройства, связанного с тормозом и пружиной возврата [1]. Known prefabricated abrasive wheel containing abrasive elements with coarse and fine-grained layers and a mechanism for moving elements with a fine-grained abrasive layer, which is made in the form of plungers installed with the possibility of interaction with a conical sleeve connected to the nut of the rotary device associated with the brake and return spring [1 ].

Повышая качество обработки и снижая энергозатраты, круг не решает проблемы снижения теплонапряженности в зоне своего контакта с обрабатываемой заготовкой из трудношлифуемых, склонных к прижогам материалов. Кроме того, конструкция весьма сложна и требует специального устройства привода круга, при этом общая стойкость круга невелика из-за того, что какое-то время крупно- и мелкозернистые абразивонесущие элементы работают одновременно и крупные частицы металла "засаливают" мелкозернистые абразивонесущие элементы. Improving the quality of processing and reducing energy consumption, the circle does not solve the problem of reducing heat stress in the area of its contact with the workpiece from difficult to grind materials prone to burns. In addition, the design is very complex and requires a special device for driving the wheel, while the overall durability of the wheel is small due to the fact that for some time the coarse and fine-grained abrasive elements work simultaneously and the large metal particles “grease” the fine-grained abrasive elements.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является шлифовальный круг, выполненный в виде корпуса с группами абразивонесущих элементов, установленных с чередованием их абразивной способности, и механизма синхронного радиального перемещения одной группы этих элементов, которые выполнены эластичными, а круг снабжен вставками в виде упругих металлических пластин с выступами в средней части, размещенных с возможностью взаимодействия с механизмом перемещения, при этом края пластин шарнирно связаны с корпусом [2]. The closest in technical essence and the achieved result is a grinding wheel made in the form of a body with groups of abrasive-bearing elements installed with alternating abrasive ability, and a mechanism for synchronous radial movement of one group of these elements, which are made elastic, and the circle is equipped with inserts in the form of elastic metal plates with protrusions in the middle part, placed with the possibility of interaction with the movement mechanism, while the edges of the plates are pivotally connected to the body [2].

Недостатком известного круга является то, что по мере работы круга более мягкие его элементы изнашиваются быстрее ввиду малой и ограниченной компенсации износа режущих элементов меньшей твердости в процессе шлифования, что ведет к снижению стойкости инструмента и ухудшению качества обработки. Кроме того, конструкция круга не решает проблему снижения теплонапряженности в зоне контакта круга с обрабатываемой заготовкой из трудношлифуемых склонных к прижогам материалов. A disadvantage of the known wheel is that, as the wheel works, its softer elements wear out faster due to the small and limited compensation of wear of cutting elements of lower hardness during grinding, which leads to a decrease in tool life and deterioration in the quality of processing. In addition, the design of the circle does not solve the problem of reducing heat stress in the contact zone of the circle with the workpiece from hard-to-burn materials prone to burns.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей инструмента, решение проблемы снижения теплонапряженности в зоне контакта круга с обрабатываемой заготовкой из трудношлифуемых склонных к прижогам материалов, повышение производительности обработки, стойкости круга и качества обработанных поверхностей. The objective of the invention is the expansion of the technological capabilities of the tool, the solution to the problem of reducing heat stress in the zone of contact of the circle with the workpiece from hard-to-burn materials that are difficult to grind, increasing the productivity of processing, the durability of the circle and the quality of the treated surfaces.

Поставленная задача решается с помощью использования предлагаемого сборного шлифовального круга для комбинированной обработки, содержащего корпус с чередованием подвижных и неподвижных абразивонесущих элементов и механизм синхронного перемещения групп подвижных элементов. При этом корпус выполнен в виде кольца с продольными пазами и выступами, неподвижные абразивонесущие элементы установлены на выступах и образуют прерывистую режущую периферийную поверхность, а круг снабжен подвижными в продольном направлении брусками для установки подвижных абразивонесущих элементов и превращения режущей периферийной поверхности в непрерывную, и рычагами, установленными на внутренней стороне брусков и размещенными в пазах со взаимодействием с механизмом синхронного перемещения, при этом соотношение ширины пазов и выступов не превышает 0,5. The problem is solved by using the proposed precast grinding wheel for combined processing, comprising a housing with alternating movable and stationary abrasive elements and a synchronous movement of groups of moving elements. In this case, the casing is made in the form of a ring with longitudinal grooves and protrusions, fixed abrasive-bearing elements are mounted on the protrusions and form an intermittent cutting peripheral surface, and the circle is equipped with longitudinally movable bars for installing movable abrasive-bearing elements and turning the cutting peripheral surface into a continuous one, and levers, mounted on the inner side of the bars and placed in the grooves with the interaction with the synchronous movement mechanism, the ratio of the width of the grooves and protrusions does not exceed 0.5.

На фиг. 1 схематически показан сборный шлифовальный круг для комбинированной обработки, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - вид слева с торца; на фиг. 3 - общий вид при черновой обработке в режиме прерывистого шлифования; на фиг. 4 - то же, при чистовой обработке в режиме непрерывного шлифования; на фиг. 5 - то же, с аксиально-смещенным расположением подвижных абразивонесущих брусков при черновой обработке в режиме прерывистого шлифования; на фиг. 6 - то же, с аксиально-смещенным расположением подвижных абразивонесущих брусков при чистовой обработке в режиме непрерывного шлифования. In FIG. 1 schematically shows a combined grinding wheel for combined processing, section AA in FIG. 2; in FIG. 2 - left side view; in FIG. 3 is a general view when roughing in intermittent grinding; in FIG. 4 - the same when finishing in continuous grinding; in FIG. 5 - the same, with an axially-shifted arrangement of movable abrasive-bearing bars during roughing in the intermittent grinding mode; in FIG. 6 - the same, with an axially-shifted arrangement of movable abrasive-bearing bars during finishing in the continuous grinding mode.

Корпус 1 сборного шлифовального круга представляет собой кольцо с продольными пазами по наружному диаметру. Жесткие режущие неподвижные абразивонесущие элементы 2 выполнены заодно с выступами корпуса и в совокупности представляют прерывистый шлифовальный круг диаметром D, которым работают при черновой обработке с повышенными режимами резания. В продольных радиальных пазах круга расположены подвижные призматические бруски 3, которые снаружи несут на себе режущие абразивные элементы 4, а изнутри - Г-образные рычаги 5. Подвижные призматические абразивонесущие бруски 3 заполняют все пространство продольных радиальных пазов круга до уровня D с получением круга с непрерывной режущей поверхностью при перемещении брусков в зону резания жестких неподвижных абразивонесущих элементов 2, и круг работает в режиме непрерывного шлифования при чистовой обработке (фиг. 4). The housing 1 of the precast grinding wheel is a ring with longitudinal grooves along the outer diameter. The rigid cutting stationary abrasive elements 2 are made integral with the protrusions of the housing and together represent an intermittent grinding wheel with a diameter D, which is used during roughing with increased cutting conditions. In the longitudinal radial grooves of the circle there are movable prismatic bars 3, which carry cutting abrasive elements 4 on the outside and L-shaped arms 5 inside. The movable prismatic abrasive bars 3 fill the entire space of the longitudinal radial grooves of the circle to level D to obtain a circle with a continuous the cutting surface when moving the bars into the cutting zone of the rigid stationary abrasive elements 2, and the wheel operates in continuous grinding during finishing (Fig. 4).

Корпус круга крепится на шпинделе 6 шлифовальной бабки 7 при помощи ступицы 8, болтов 9 и гайки 10. Внутри шпинделя расположен толкатель 11, который своим пазом, образованным крышкой 12, закрепленной винтами 13, взаимодействует с Г -образными рычагами 5 призматических брусков 3. Толкатель 11 через отверстие шпинделя связан с приводом его продольного перемещения (не показан). The circle case is mounted on the spindle 6 of the grinding head 7 using the hub 8, bolts 9 and nut 10. Inside the spindle there is a pusher 11, which, with its groove formed by the cover 12, fixed by screws 13, interacts with the L-shaped levers 5 of the prismatic bars 3. The pusher 11 through a spindle bore is connected to a drive of its longitudinal movement (not shown).

На фиг. 1 и 3 толкатель показан в крайнем правом положении, в котором подвижные призматические абразивонесущие бруски 3 максимально выдвинуты в продольном направлении из зоны жестких режущих неподвижных абразивонесущих элементов 2. В этом случае периферия круга представляет собой прерывистую режущую поверхность из жестких режущих неподвижных абразивонесущих элементов 2, расположенную слева на фиг. 3, и прерывистую цилиндрическую поверхность из абразивонесущих брусков 3 - справа. Круг, соприкасаясь прерывистой цилиндрической поверхностью из элементов 2 с обрабатываемой поверхностью изделия, снимает основную величину припуска, а прерывистой поверхностью из абразивонесущих брусков 3 производит окончательную чистовую обработку. Прерывистая периферийная поверхность из элементов 2 обеспечивает прерывание контакта обрабатываемая поверхность - абразивный круг и исключает образование прижогов, позволяет снизить теплонапряженность в зоне контакта с обрабатываемой поверхностью заготовок из трудношлифуемых склонных к прижогам материалов, повысить режимы резания и увеличить производительность. Идентичность величин углов секторов расположения радиальных пазов круга и абразивонесущих брусков 3, а также одинаковое угловое расположение этих участков обеспечивает осуществление процесса чистовой обработки в момент прерывания контакта элементов 2 - заготовка, что исключает колебания шлифовального круга и уменьшает шероховатость обработанной поверхности. In FIG. 1 and 3, the pusher is shown in the extreme right position, in which the movable prismatic abrasive-bearing bars 3 are maximally extended in the longitudinal direction from the zone of rigid cutting stationary abrasive-bearing elements 2. In this case, the periphery of the circle is an intermittent cutting surface of rigid cutting stationary abrasive-bearing elements 2 located left in FIG. 3, and a discontinuous cylindrical surface of abrasive bars 3 - on the right. The circle, in contact with the discontinuous cylindrical surface of the elements 2 with the workpiece surface, removes the main amount of stock, and the discontinuous surface of the abrasive bars 3 makes the final finishing. The discontinuous peripheral surface of the elements 2 provides interruption of the contact the work surface — the abrasive wheel and eliminates the formation of burns, reduces heat stress in the contact zone with the work surface of the workpieces from hard-to-burn materials prone to burns, increase cutting conditions and increase productivity. The identity of the angles of the sectors of the arrangement of the radial grooves of the circle and the abrasive supporting bars 3, as well as the same angular arrangement of these sections provides the finishing process at the time of interruption of the contact of the elements 2 - the workpiece, which eliminates oscillations of the grinding wheel and reduces the roughness of the machined surface.

Технологическая система станок - приспособление - инструмент - заготовка периодически нагружается и разгружается на величину радиальной составляющей силы резания абразивонесущими брусками 3 при отсутствии контакта заготовки с элементами 2, т. е. в момент периодического прерывания процесса чернового шлифования (вследствие прерывистой поверхности круга). В результате на обрабатываемой поверхности волнообразные выступы не формируются, что повышает качество обработанной поверхности. The technological system machine-tool-tool-tool-workpiece is periodically loaded and unloaded by the value of the radial component of the cutting force by abrasive-bearing bars 3 in the absence of contact of the workpiece with elements 2, i.e., at the time of periodically interrupting the rough grinding process (due to the discontinuous surface of the wheel). As a result, wave-like protrusions are not formed on the treated surface, which improves the quality of the treated surface.

Как только будет снят основной припуск, оставленный под черновое шлифование, предлагаемая конструкция круга переводится в режим сплошного шлифования путем продольного перемещения подвижных призматических абразивонесущих брусков 3 в зону работы жестких режущих неподвижных абразивонесущих элементов 2 с помощью воздействия толкателя при его перемещении на Г-образные рычаги 5 подвижных призматических брусков 3. Тем самым при чистовой обработке круг работает сплошной периферийной режущей поверхностью в режиме непрерывного шлифования. Качество обработки повышается за счет уменьшения пульсации силы резания, увеличивается стойкость круга и повышается производительность обработки. As soon as the main allowance left for rough grinding is removed, the proposed design of the wheel is transferred to the continuous grinding mode by longitudinally moving the movable prismatic abrasive bars 3 to the working area of the rigid cutting stationary abrasive elements 2 by means of the pusher when moving it to the L-shaped levers 5 movable prismatic bars 3. Thus, during finishing, the wheel operates as a continuous peripheral cutting surface in the continuous grinding mode. The quality of processing is improved by reducing ripple of the cutting force, the resistance of the wheel increases and the processing productivity is increased.

Продольное перемещение подвижных призматических абразивонесущих брусков 3 из зоны прерывистой периферийной режущей поверхности (фиг. 3) в зону сплошной поверхности (фиг. 4) дает возможность уменьшить теплонапряженность и вероятность появления прижогов и микротрещин, увеличить режимы резания и производительность при обработке трудношлифуемых материалов путем проведения чернового прерывистого и чистового сплошного шлифования одним и тем же кругом. The longitudinal movement of movable prismatic abrasive bars 3 from the zone of the discontinuous peripheral cutting surface (Fig. 3) to the zone of the continuous surface (Fig. 4) makes it possible to reduce the heat stress and the likelihood of burns and microcracks, to increase the cutting conditions and productivity when processing difficult to grind materials by roughing intermittent and final continuous grinding in the same circle.

Кроме того, в конструкции круга реализована возможность установки подвижных призматических абразивонесущих брусков 3 под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, с образованием аксиально-смещенного режущего сплошного слоя (фиг. 5 и 6). In addition, in the design of the circle, it is possible to install movable prismatic abrasive bars 3 at an angle to a plane perpendicular to the axis of rotation, with the formation of an axially offset cutting continuous layer (Fig. 5 and 6).

Аксиально-смещенный режущий сплошной слой обеспечивает осцилляцию теплового поля, позволяет интенсифицировать процесс обработки вследствие прироста сплошной длины дуги контакта круга и заготовки, наличие угла пересечения траектории движения аксиально-смещенного режущего сплошного слоя с направлением исходной шероховатости, обусловливает сетку следов и характер микрогеометрии как при хонинговании, шлифохонинговании с наложением вибраций. The axially displaced cutting continuous layer provides oscillation of the thermal field, makes it possible to intensify the machining process due to the increase in the continuous length of the arc of contact between the circle and the workpiece, the presence of the angle of intersection of the trajectory of the axially displaced cutting continuous layer with the direction of the initial roughness, determines the trace network and the nature of microgeometry as when honing grinding with vibration overlay.

Предлагаемая конструкция сборного шлифовального круга для комбинированной обработки позволяет реализовать принцип неповторяющегося следа благодаря перемещению подвижных абразивонесущих брусков. С большой степенью вероятности можно утверждать и производственные испытания подтвердили, что зерна подвижных абразивонесущих брусков 3 не попадают в ранее прорезанные риски-царапины неподвижных абразивонесущих элементов 2. Это дает возможность повысить режущую способность круга и значительно улучшить шероховатость обработанных поверхностей. The proposed design of a prefabricated grinding wheel for combined processing allows you to implement the principle of non-repeating trace due to the movement of movable abrasive bars. With a high degree of probability, it can be argued and production tests confirmed that the grains of the moving abrasive-bearing bars 3 do not fall into the previously cut risk scratches of the stationary abrasive-bearing elements 2. This makes it possible to increase the cutting ability of the wheel and significantly improve the roughness of the machined surfaces.

Перемещение подвижных абразивонесущих брусков улучшает условия самозатачиваемости абразивного инструмента и равномерность износа всех элементов. Moving the moving abrasive bars improves the self-sharpening conditions of the abrasive tool and the uniform wear of all elements.

Применение сборного шлифовального круга для комбинированной обработки повышает производительность обработки, позволяет исключить операцию получистового шлифования благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1 -2 класса и снизить расход абразивного инструмента. The use of a prefabricated grinding wheel for combined processing increases the productivity of processing, eliminates the operation of semi-finished grinding due to the improvement of surface roughness by 1-2 grades and to reduce the consumption of abrasive tools.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1 Авторское свидетельство СССР N 1328177, B 24 D 5/06, 1985.Sources of information taken into account during the examination:
1 Copyright certificate of the USSR N 1328177, B 24 D 5/06, 1985.

2 Авторское свидетельство СССР N 1553366, B 24 D 5/06, 1990. 2 USSR Copyright Certificate N 1553366, B 24 D 5/06, 1990.

Claims

Combined grinding wheel for combined processing, comprising a housing with alternating movable and fixed abrasive elements and a mechanism for synchronously moving groups of movable elements, characterized in that the housing is made in the form of a ring with longitudinal grooves and protrusions, stationary abrasive elements are mounted on the protrusions and form an intermittent cutting peripheral the surface, and the circle is equipped with longitudinally movable bars for installing movable abrasive elements and turning boiling in a continuous peripheral surface, and the arms mounted on the inner side of the bars and grooves arranged in the interaction with the synchronous movement mechanism, wherein the ratio of the grooves width to the width of the projections is not more than 0.5.