УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ТВЕРДОГО СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА НА ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ
DEVICE FOR TRANSFERRING OF SOLID LUBRICANT ON GRINDING WHEEL

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке заготовок деталей машин резанием с применением шлифовальных кругов (ШК) и твердых смазочных материалов (ТСМ).
Известно устройство для нанесения ТСМ на ШК, при котором на его рабочую поверхность в процессе обработки наносят распылением расплавленный ТСМ (см. Ефимов В.В., Веткасов Н.И., Федотов А.А. Устройство для нанесения твердой смазки на шлифовальный круг. Информационный листок о научно-техническом достижении N 87-27 - Ульяновск: ЦНТИ, 1987, - 4 с.), включающее бачок для ТСМ, переходящий в теплоизолированную ручку для удержания устройства, воздушный золотник и курок для его открывания, сопло, электронагреватель и датчик для регулирования температуры нагрева.
Недостатками этого устройства являются: недостаточная надежная работа устройства вследствие отсутствия теплоизоляции у бачка для размещения ТСМ и размещения электронагревателя снаружи бачка: сложно обеспечить нужный диаметр пятна контакта при нанесении на рабочую поверхность ШК ТСМ с различной температурой плавления.
Известно устройство для подачи ТСМ на ШК (патент РФ №2115535 С1, МПК6 В24В 55/02, опубл. 20.07.98, БИ №20), включающее бачок для ТСМ, тепловой элемент, установленный в нижней части бачка, устройство регулирования температуры ТСМ, связанное с бачком и тепловым элементом, смеситель, сопло, электрически изолированное от бачка и смесителя и включенное в электрическую цепь, устройство подготовки сжатого воздуха, устройство управления и систему трубопроводов.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве в смеситель поступает сжатый воздух, имеющий температуру окружающей среды (в производственных условиях 18…20°С), смеситель находится снаружи нетеплоизолированного бачка. ТСМ, нагретый в бачке до температуры плавления (например, для парафина 54°С, см. Кухлинг X. Справочник по физике. - М.: Мир, 1983. - С.465), переходит в жидкое агрегатное состояние и, попадая в смеситель, смешивается с более холодным сжатым воздухом. В результате смешивания большая часть расплавленного ТСМ застывает в самом смесителе, и лишь незначительная его доля в виде воздушно-капельной смеси транспортируется напором сжатого воздуха к соплу, которое направляет его на рабочую поверхность ШК. С течением времени нарост застывшего ТСМ в смесителе увеличивается, доля эффективно используемого расплавленного ТСМ уменьшается и может наступить момент, когда нарост из застывшего ТСМ полностью перекроет выход сжатому воздуху из смесителя, в результате чего на рабочую поверхность ШК будет нанесено недостаточное количество ТСМ или же смазочный слой будет отсутствовать вообще. Конструкция устройства не позволяет производить его настройку на нужный диаметр пятна контакта при использовании ТСМ с различной температурой плавления. Это приведет к повышению теплосиловой напряженности в зоне обработки, что негативно скажется на качестве обработанных деталей.
7
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для подачи ТСМ на шлифовальный круг (патент РФ №2238842 С1, МПК В24В 55/02, опубл. 10.27.04 в БИ №30), включающее бачок для ТСМ, тепловой элемент, установленный в нижней части бачка, устройство регулирования температуры ТСМ, связанное с бачком и тепловым элементом, смеситель, установленный в верхней части бачка, сопло, электрически изолированное от бачка и смесителя и включенное в электрическую цепь, устройство подготовки сжатого воздуха, устройство управления и систему трубопроводов, принятое за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство не позволяет рационально использовать различные ТСМ (например, следующего состава: графит 60%, воск 40%; парафин 95%, серебристый графит 3,5%, дисульфид молибдена 1,5%), отличающиеся не только составом, но и температурой плавления, и, следовательно, структурой слоя ТСМ, нанесенного на рабочую поверхность ШК, что вызывает дополнительные технические трудности при переналадке оборудования, связанные с конструктивными особенностями устройства для нанесения ТСМ на ШК, негативно влияет на качество обработанных поверхностей деталей; отсутствие теплоизоляции у бачка для размещения ТСМ обуславливает частые включения теплового элемента, что может привести к преждевременному выходу его из строя.
Сущность изобретения заключается в следующем. Резкое повышение в последнее время требований к конкурентоспособности продукции машиностроения сделало особенно актуальной проблему повышения качества поверхностей обрабатываемых заготовок деталей машин на операциях шлифования. Одним из путей решения указанной проблемы является рационализация применения СОТС.
Технический результат - повышение надежности работы устройства для нанесения ТСМ на рабочую поверхность ШК и качества поверхности шлифованных деталей.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве (прототип), состоящем из бачка для ТСМ, теплового элемента, установленного в нижней части бачка, устройства регулирования температуры ТСМ, смесителя, установленного в верхней части бачка, устройства подготовки сжатого воздуха, устройства управления и системы трубопроводов, особенность заключается в том, что бачок теплоизолирован, в нижней части бачка установлены устройство для перемешивания расплавленного ТСМ в виде трубки с калиброванными отверстиями, смеситель выполнен в виде корпуса с установленными в нем сменным соплом в виде резьбовой втулки и трубкой для подачи ТСМ.
Использование сменного сопла позволяет обеспечить надежную работу устройства и равномерное нанесение ТСМ на рабочую поверхность ШК при применении ТСМ с различной температурой плавления. Наличие устройства для перемешивания расплавленного ТСМ исключает оседание компонентов ТСМ на дно бачка устройства и соответственно способствует повышению надежности работы устройства и качества шлифованных поверхностей деталей. Теплоизоляция бачка исключает частые включения нагревательного элемента в процессе работы, что снижает вероятность выхода нагревательного элемента из строя.
На чертеже изображена схема устройства для подачи ТСМ на ШК.
Заявленное изобретение содержит: вентиль 1, фильтр-влагоотделитель 2, воздухораспределитель (устройство управления) 3, редукционный клапан 4 и манометр 5; потенциометр 6, датчик температуры 7, внешний корпус 8, теплоизолятор 9, внутренний корпус 10 (далее позиции 8, 9 и 10 объединены общим названием - бачок для ТСМ), крышку 11, устройство 12 для перемешивания ТСМ, выполненное в виде трубки с калиброванными отверстиями, трубку 13 для подвода к смесителю расплавленного ТСМ, манжету 14, корпус смесителя 15, в котором выполнено резьбовое отверстие, и установлен штуцер 17, сменное сопло 19, выполненное в виде резьбовой втулки, тепловые элементы 16 и 20, систему трубопроводов 22. Тепловой элемент 20 установлен в нижней части бачка для ТСМ и связан с потенциометром 6, который, в свою очередь, соединен с датчиком температуры 7, установленным на корпусе бачка для ТСМ. Тепловой элемент 16 установлен на трубопроводе 22. Корпус смесителя 15 расположен внутри бачка для ТСМ.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
плавл
Перед началом работы оператор закладывает ТСМ (например, парафин) внутрь бачка для ТСМ, закрывает бачок крышкой 11, подает напряжение на тепловой элемент 20, который за 5…10 минут нагревает и расплавляет ТСМ, переводя его в жидкое агрегатное состояние. При достижении заданной температуры (для парафина t=54°С) потенциометр 6 отключает напряжение на тепловом элементе 20, а при остывании расплавленного ТСМ до пороговой температуры вновь включает нагревательный элемент 20 для подогрева ТСМ. Контроль температуры осуществляет датчик 7. После перехода ТСМ в жидкое агрегатное состояние оператор включает нагревательный элемент 16 для подогрева сжатого воздуха, поступающего из заводской пневмосети под давлением 0,3…0,4 МПа, который, пройдя кран 1, фильтр-влагоотделитель 2, воздухораспределитель 3, редукционный клапан 4, систему трубопроводов 22 и нагревательный элемент 16 одновременно поступает в штуцер 17, сменное сопло 19 и в устройство 12 для перемешивания расплавленного ТСМ. В устройстве 12 выполнены калиброванные отверстия для выхода подогретого сжатого воздуха, позволяющие перемешивать расплавленный ТСМ, не допуская его турбулизации. Так как корпус смесителя 15 расположен внутри бачка для ТСМ, то сжатый воздух, проходя по корпусу смесителя, дополнительно подогревается и на его выходе смешивается с расплавленным ТСМ, поступившим в сменное сопло 19 из бачка по трубке 13. При смешивании нагретого воздуха с находящимся в жидком агрегатном состоянии расплавленным ТСМ образуется воздушно-капельная смесь, которая в полном объеме (без образования в сменном сопле 19 нароста из ТСМ) подается на рабочую поверхность ШК 21 и формирует на ней равномерный тонкий слой 18 ТСМ. Продолжительность нанесения и соответственно толщина слоя ТСМ на рабочей поверхности ШК 21 определяется конкретными условиями шлифования. Быстрая переналадка устройства производится путем замены сменного сопла 19. Осевое перемещение сменного сопла 19 позволяет компенсировать износ ШК 21. После нанесения ТСМ оператор осуществляет шлифование заготовок. Тонкий равномерный слой ТСМ надежно защищает АЗ от непосредственного контакта с материалом обрабатываемой заготовки, что способствует уменьшению теплообразования в зоне обработки, препятствует росту нормальной составляющей силы резания и упругих отжатий в технологической системе станка, что положительно сказывается на качестве обработанных поверхностей деталей машин.