ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДИСБАЛАНСОВ ТОРЦОВЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ
ELECTROMAGNETIC DEVICE TO PREVENT DISBALANCE IN FACE GRINDING WHEELS

Устройство относится к машиностроению, а именно к устройствам для предотвращения эксплуатационных дисбалансов торцовых шлифовальных кругов.
Известно устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости при плоском торцовом шлифовании (см., например, АС СССР №1268389, МПК В24В 55/02), выполненное в виде кольцевого патрубка с отверстиями, вращающегося на рабочей частоте торцового шлифовального круга. В процессе обработки смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) по шлангам поступает в патрубок и через отверстия в зону контакта инструмента с заготовкой. По мере износа круга шлифовальная головка опускается по направляющим скалкам, посредством которых патрубок жестко закреплен на кольце, установленном на станине станка с возможностью вращения, но неподвижно в вертикальной плоскости. Благодаря вращению кольцевого патрубка на рабочей частоте круга СОЖ подается в зону резания под большим давлением, снижая интенсивность засорения инструмента отходами шлифования, которые, сцепляясь с ним, вызывают эксплуатационные дисбалансы.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность снижения засорения шлифовального круга отходами шлифования (шламом), приводящих к эксплуатационным дисбалансам инструмента.
Известно устройство (прототип) для очистки абразивного инструмента от ферромагнитной стружки (см., например, АС СССР №574313, МПК В24В 55/00), содержащее кожух шлифовального круга с закрепленными на нем двумя дугообразными направляющими, по которым могут перемещаться электромагниты, фиксируемые винтами при стягиваний направляющих сухарей. Электромагниты представляют собой корпуса цилиндрической формы с сердечниками, выполненными за одно. Катушка размещается внутри корпуса к изолируется от внешней среды немагнитной прокладкой. Магнит имеет возможность перемещаться внутри цилиндра с помощью микрометрического винта, связанного с приводом и гайкой, неподвижно закрепленной на торце цилиндра. Электромагниты предназначены для очистки рабочей поверхности абразивного инструмента от ферромагнитной стружки, при этом зазор между кругом и магнитами выбирается с помощью системы привода, воздействующей на микрометрические винты.
Недостатком прототипа является сложность настройки и поддержания постоянным минимального зазора между устройством и шлифовальным кругом в процессе обработки заготовок. С течением времени обработки шлифовальный круг изнашивается, диаметр его режущей поверхности уменьшается, что приводит к прогрессирующему увеличению зазора между устройством и шлифовальным кругом, а следовательно, к снижению эффективности работы устройства.
Технический эффект, достигаемый изобретением, - предотвращение эксплуатационных дисбалансов торцовых шлифовальных кругов, обусловленных сцеплением отходов шлифования с инструментом. Технический эффект достигается тем, что электромагнитное устройство для предотвращения эксплуатационных дисбалансов торцовых шлифовальных кругов при шлифовании заготовок на станке содержит кольцевой корпус с катушками и сердечниками, причем катушки и сердечники расположены в окружном направлении корпуса, выполненного с двумя рядами пазов на его наружной цилиндрической поверхности, в которые входят сердечники. На нижнем торце устройства закреплена пластина из магнитонепроводящего материала, при этом устройство закреплено на кронштейне, выполненном с возможностью размещения его в серповидном зазоре, образованном наружной цилиндрической поверхностью рабочего стола станка с заготовками и внутренней поверхностью планшайбы шлифовального круга и предназначенном для крепления на станине станка.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема крепления и продольный разрез устройства, на фиг.2 - местное увеличение I, на фиг.3 - вид по стрелке А на устройство, представленное на фиг.2, на фиг.4 - вид по стрелке Б на устройство.
Устройство состоит из кольцевого корпуса 1 (фиг.1, 2), к верхнему торцу которого с помощью винтов 2 (в целях упрощения на фиг.1, 2 показана лишь ось винтов) крепится крышка 3, выполненная, например, из ударопрочного полистирола, чтобы не утяжелять конструкцию устройства. В корпусе устройства в окружном направлении располагаются сердечники 4 и катушки 5, которые питаются постоянным электрическим током через выводную коробку 6 (фиг.1, 2). Оставшееся в корпусе 1 свободное пространство заливается немагнитной массой, например эпоксидной смолой. Корпус герметизируется для устранения попадания СОЖ на обмотки катушек. По наружной цилиндрической поверхности 7 устройства в два ряда выполнены пазы 8 (фиг.3), в которые входят сердечники 4. К нижнему торцу 9 устройства крепится пластина 10, выполненная из магнитонепроводящего материала, чтобы исключить взаимодействие электромагнитного поля, создаваемого устройством, с заготовками 11, установленными на рабочем столе 12.
Устройство крепится на пустотелом кронштейне 13, проходящем через серповидный зазор 14, образованный наружной цилиндрической поверхностью рабочего стола 15 станка с заготовками и внутренней поверхностью планшайбы 16 шлифовального круга. Для компенсации изгиба кронштейн усилен ребрами 17. Крепление устройства к кронштейну осуществляется с помощью винтов 18 (фиг.2, 4). В полости кронштейна 13 располагается провод, питающий катушки 5 постоянным электрическим током от выводной коробки 6, при этом кронштейн крепится к станине 19 станка с помощью винтов 20 (фиг.1).
к
ст
S
Электромагнитное устройство работает следующим образом. Включают вращение шпинделя шлифовального станка на рабочей частоте по стрелке ω. Включают вращение стола 12 по стрелке ω с установленными и закрепленными на нем заготовками 11. При включении электромагнитной плиты рабочего стола 12 включается электромагнитное устройство. Для снятия припуска с заготовок 11 шлифовальная бабка вместе с торцовым шлифовальным кругом опускается вертикально вниз по стрелке D со скоростью вертикальной подачи. В процессе шлифования заготовок 11 образуется большое количество отходов шлифования, состоящих из изношенных абразивных зерен, элементов связки и измельченной металлической стружки, которые притягиваются к наружной цилиндрической поверхности 7 устройства электромагнитным полем, создаваемым катушками 5 и сердечниками 4.
Исследования аэродинамических потоков I-IY, генерируемых торцовым кругом в процессе шлифования заготовок, показали, что вследствие быстрого вращения инструмента возникают воздушные наружные, внутренние и торцовый потоки (см. Гусев B.Г., Морозов B.B. Технология плоского дискретного шлифования. Издательство Владимирского государственного университета. - Владимир, с.96-97; 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.
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 их сцеплению со шлифовальным кругом. Сцепившийся с инструментом шлам распределяется по его внутренней поверхности случайным образом и под действием инерционных центробежных сил значительно уплотняется, что приводит к эксплуатационным дисбалансам торцового круга (см. Жигалов P.B., Гусев B.Г., Швагирев П.С. Экспериментальные исследования влияния статической неуравновешенности сборного абразивного круга на производительность плоского торцового шлифования. - Сборник научных трудов Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности механообработки на основе моделирования физических явлений»; часть 1, 2009. - С.172-176; Изд-во Рыбинской государственной авиационной технологической академии).
При использовании предлагаемого устройства транспортировка воздушными потоками отходов шлифования внутрь чаши, образованной внутренними поверхностями абразивных сегментов и металлическими частями инструмента, не происходит, поскольку шлам под действием электромагнитного поля будет осаждаться на наружной цилиндрической поверхности 7 устройства.
После окончания шлифования станочник отводит рабочий стол 12 с установленными на нем деталями из зоны резания. Выключает питание электромагнитной плиты стола станка и электромагнитного устройства, смывает с помощью поливочного шланга отходы шлифования с обработанных заготовок, рабочей поверхности стола 12 станка и наружной цилиндрической поверхности 7 электромагнитного устройства (фиг.1).