Способ шлифования

Способ шлифования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ, при котором на обрабатьшаемую деталь накладывают колебания оси вращения круга , отличающийся тем, что, с целью улучшения качества обработанной поверхности, детали дополнительно сообщают в плоскости обработки связанные колебания в танген- ,, циальном направлении в полуоктавной полосе изгибных зарезонансных вибраций шлифовального круга на шпинделе. 2. Спбсоб по п. 1, отличающийся тем, что частоту колебаний в тангенциальном направлении выбирают равной частоте свободных колебаний с приспособлением в плоскости обработки. (Л 00 ОО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3535131/25-08 (22) 10.01.83 (46) 23.04.84. Бюл. Ф 15 (72) Б.И. Никулкин и А.И. Федотов (71) Северо-Западный заочный политехнический институт и Ленинградский политехнический институт им.M.È. Калинина (53) 621.923.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 553090, кл. В 24 В 1/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 111330, кл. В 24 В 1/04, 1957.

3. Филоненко В.Н., Дунаева Н.П.

Алмазное глубинное шлифование с наложением ультразвуковых колебаний на обрабатываемое изделие. — В кн.:

"Передовые методы применения ультразвука в технологических процессах

fl обработки металлов в машиностроении

Тезисы докладов Всесоюзного совещания. М., 1970, с. 34 (прототип) .

„„SU„„1 87307 A

y(5g В 24 В 1/00 (54)(57) 1. СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ, при котором на обрабатываемую деталь накладывают колебания оси вращения круга, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества обработанной поверхности, детали дополнительно сообщают в плоскости обработки связанные колебания в тангенциальном направлении в полуоктавной полосе изгибных зарезонансных вибраций шлифовального круга на шпинделе.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что частоту колебаний в тангенциальном направлении выбирают равной частоте свободных колебаний с приспособлением в плоскости обработки.

1087307

Изобретение относится к обработке шлифованием, преимущественно плоскому шлифованию труднообрабатываемых материалов периферией круга.

Известен способ шлифования,в процессе которого сообщают крутильные колебания шлифовальному кругу на шпинделе вокруг оси вращения, что повышает устойчивость и улучшает показатели обработки 5 13.

Недостатком способа является существование зон пониженной виброустойчивости процесса шлифования и, особенно при сообщении кругу колебаний малой амплитуды с частотой, меньшей резонансной частоты изгибных колебаний круга на шпинделе, а также меньше частоты свободных колебаний детали с приспособлением. Кроме того, использование такого способа сложно при большой массе круга и шпинделя, так как для возбуждения колебаний требуется большой расход энергии, устройство его реализующее имеет большие габариты. Сообщение вибраций шлифовальному кругу на шпинделе снижает долговечность его опор.

Известен способ шлифования, при котором сообщают ультразвуковые колебания инструменту в нормальном направлении и плоскости обработки $23.

Недостатками этого способа являются низкая виброустойчивость станка при обработке и большой износ шлифовального круга. 35

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ шлифования периферией абразивного круга, который включает его вращение, сообщение подачи и колеба- 40 ний детали вдоль оси вращения круга Е33.

Однако осевые колебания (осцилляция) снижают шероховатость обработанной поверхности в начальный период

45 обработки, но повышают износ и затупление абразивных зерен, что способствует повышению сил обработки и развитию автоколебаний, уменьшается стойкость абразивного инструмента, ухудшая качество обработанной поверхности и производительность.

Целью изобретения является улучшение качества обработанной поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу шлифования детали дополнительно сообщают в плоскостй обработки связанные колебания в тангенциальном направлении в полуоктавной полосе изгибных зарезонансных вибраций шпифовального круга на шпинделе.

При этом частоту колебаний в тангенциальном направлении выбирают равной частоте свободных колебаний с приспособлением в плоскости обработКИ е

На чертеже показана схема обработки.

Иращающийся круг 1 установлен на шпинделе 2 станка. Приспособление 3 для установки, крепления и подачи детали 4 относительно круга 1 связано в нормальном к плоскости обработки направлении со столом станка упругими элементами 5, а в горизонтальной плоскости (в плоскости обработки) элементами 6. Жесткость С упругих элементов 6 выбрана из условия, что частота свободных колебаний детали с приспособлением в плоскости обработки Р превышает частоту свободных изгибных колебаний шпинделя с кругом Р„1 в полуоктавной полосе, т.е. Рп (Р <Р A . Причем главные

h оси жесткости упругих элементов 6 в плоскости обработки направлены под а углом с1, например под углом 45 к оси вращения шпинделя, за счет чего обеспечена упругая координатная связь перемещений детали 4 в плоскости обработки в направлении оси Х вращения круга и тангенциальном направлении Z, При этом жесткость упругих элементов 5 в нормальном направлении У выбрана большей в 2-3 раза жесткости упругих элементов 6 в ф плоскости обработки, за счет чего обеспечено превышение в 3 — 10 раз частоты Р собственных колебаний детали в нормальном направлении в сравнении с частотой ее свободных колебаний в плоскости обработки.

С приспособлением 3 связан электромагнитный вибратор 7, который формирует связанные в плоскости обработки в направлении оси Х и Z перемещения с частотой свободных колебаний детали с приспособлением в плоскости обработки.

В процессе шлифования периферией вращающегося абразивного круга 1 с окружной скоростью V сообщают подачу детали 4 со скоростью V„ движением стола станка с приспособлением 3, а

3 10873 также сообщают связанные в плоскости обработки колебания по замкнутой траектории в направлении осей X u Z преимущественно с одинаковыми амплитудами а в направлении оси вращения круга и амплитудой а в тангенциаль1 ном направлении. При этом частоту (и сообщаемых колебаний выбирают не равную и меньше, например, в 3 — 10 раз частоты Р собственных колебаний детали с приспособлением в нормальном направлении, а также превышающую резонансную частоту Р„, изгибных колебаний шпинделя с кругом в полуактавной полосе (Р„ (иКР„„ /2), т.е. нижним пределом является частота (л, равная частоте Р„„ свободных изгибных колебаний шпинделем 2 с кругом

1, а верхним пределом и>= Р 2. круга. почти не уменьшает силу трения в сравнении с обработкой без наложения колебаний и оказывает слабое положительное влияние на расширение области устойчивости и подавление автоколебаний. Связанные в плоскости обработки в осевом и тангенциальном направлениях колебания детали оказывают положительное влияние на формообразование рельефа обрабатываемой

1поверхности, снимают высоту шероховатости, улучшаюч качество поверхностного слоя детали и способствуют гашению автоколебаний.

Резонансные в плоскости обработки вибрации детали с одинаковыми амплитудами в осевом ао и тангенциальном а направлениях, кроме того, позволяют максимально снизить расход энергии на возбуждение колебаний и мощность и размеры устройства для сообщения вибраций.

При наложении связанных в плосРО кости обработки колебаний изменяются скорость Ч пода-и детали, ширина шлифования, а также скорость и направление скольжения обрабатываемой

25 детали относительно круга в плоскости обработки, а, следовательно, и интенсивность сошлифовываемого материала. При этом появляются силы сопротивления самовозбуждающимся вибрациям, пропорциональные амплитудам сообщаемых колебаний в направлениях

Х и Z. Периодическое изменение направлейия и скорости скольжения детали 4 в плоскости обработки одновременно в тангенциальном Z и осевом З5

Х направлениях относительно рабочей поверхности вращающегося круга 1

1трансформирует характеристики трения.

В момент сообщения связанных виб- 4О раций, с одной стороны, уменьшается сила трения в контакте инструмента и детали, а, следовательно, снижается температура в их зоне контакта и уменьшаются структурные превращения 45 в поверхностном слое обрабатываемой детали (улучшается качество обработанной поверхности). С другой стороны, одновременно трансформируются нелинейные характеристики составляю- 50 щих сил трения и формируется сложная структура силы сопротивления переходным вибрациям и автоколебаниям, Причем тангенциальная составляющая сила трения максимально снижается (в 3 — 55

4 раза) при сообщении связанных резонансных колебаний детали в плоскости обработки с частотой, превы07 4 шающей частоту свободных изгибных колебаний шпинделя 2 с кругом 1 в полуоктавной полосе. При этом сила . сопротивления самовозбуждающимся вибрациям, обусловленная изменением (трансформацией) нелинейных характеристик трения в плоскости обработки, увеличивается со снижением рабочей скорости резания Vo = +Ч . Поэтому этот способ шлифования обеспечивает максимальный положительный эффект при низкоскоростной абразивной обработке периферией шлифовального

Сообщение связанных в плоскости обработки вибраций с частотой, превышающей зарезонансную частоту- колебаний шпинделя в полуактивной полосе, максимально уменьшает силу трения и одновременно обеспечивает затухание переходных колебаний и подавление автоколебаний абразивного круга на шпинделе при наименьших амплитудах а и а относительных колебаний деталй 4 и круга 1. При этом подавление автоколебаний обеспечивается также в процессе тонкого шлифования и полирования, при которых доля работы на резание И сила от напряжений сдвига на абразивных зернах весьма мала и приближается к нулю, т.е. и тогда, когда отсутствует изменение объема сошлифовываемого материала при сообщении вибраций. Последующее увеличение частоты сообщаемых колебаний 087307

Составитель С. Ухорский

Редактор Н. Бобкова Техред Л.Коцюбняк

Корректор А. Дзятко

Заказ 2546/31

Тираж 737 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушекая наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

При сообщении связанных в плоскости обработки колебаний улучшаются условия работы абразивных зерен круга, уменьшается их износ, повышается интенсивность съема материала и 5 размерная стойкость круга, создается благоприятная кинематика движения абоаэивных зерен относительно детали, что также снижает шероховатость обработанной поверхности.

Снижение силы трения и гашение автоколебаний шлифовального шпинделя с кругом позволяет улучшить качество обработанной поверхности при одновременном увеличении режимов н производительности.