УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ТВЕРДОГО СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА НА ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ
DEVICE TO FEED SOLID LUBRICANT ONTO GRINDING WHEEL SURFACE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке заготовок деталей машин резанием с применением шлифовальных кругов (ШК), твердых и пластичных смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС).
Известно устройство для нанесения твердого смазочного материала (ТСМ) на ШК (см. Веткасов Н.И. Шлифование с нанесением ТСМ в расплавленном состоянии на рабочую поверхность ШК / Н.И.Веткасов, А.В.Хазов // Вестник УлГТУ. - Ульяновск, 2008. - №2. - С.46, рис. 1), включающее бачок для ТСМ, тепловой элемент, установленный в нижней части бачка, устройство регулирования температуры ТСМ, связанное с бачком и тепловым элементом, смеситель с питающей трубкой для подвода ТСМ, установленный в верхней части бачка, устройство подготовки сжатого воздуха, пускорегулирующую аппаратуру и систему трубопроводов.
плавл
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство при внутреннем шлифовании (ВШ) не позволяет стабильно наносить ТСМ на рабочую поверхность ШК, так как в этом устройстве в смеситель поступает сжатый воздух, имеющий температуру окружающей среды (в производственных условиях t=18…20°C), смеситель находится снаружи теплоизолированного бачка. ТСМ, нагретый в бачке ТСМ до температуры плавления (например, для парафина t=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, подаваемым под давлением 0,26…0,46 МПа из рабочей пневмосети. 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, имеющему вид конического диффузора, которое направляет его на поверхность ШК. С течением времени нарост застывшего ТСМ в смесителе увеличивается, доля эффективно используемого для нанесения на ШК расплавленного ТСМ уменьшается и может наступить момент, когда нарост из застывшего ТСМ полностью перекроет выход сжатого воздуха из смесителя, в результате чего на рабочую поверхность ШК будет нанесено недостаточное количество ТСМ или же смазочный слой будет отсутствовать вообще, вследствие чего шлифование будет осуществляться всухую. Это приведет к повышению теплосиловой напряженности шлифования, что негативно скажется на качестве обработанных деталей. Используемая пускорегулирующая аппаратура (пневмораспределитель) не обладает необходимым быстродействием и, следовательно, не позволяет стабильно наносить ТСМ на рабочую поверхность ШК кратковременными импульсами (небольшими дозами); после закрытия клапана в пневмораспределителе происходит непродолжительное неконтролируемое распыление ТСМ на ШК в виде отдельных фрагментов смазки, представляющих собой парафиновые нити и капли, вызванное наличием избыточного давления в трубопроводе. Наличие утечки сжатого воздуха из смесителя в бачок через отверстие для установки питающей трубки приводит к распространению на рабочем месте испарений из бачка.
7
Известно устройство для подачи смазки на ШК (патент РФ №2238842 С1, МПК В24В 55/02, опубл. 27.10.04. 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 с питающей трубкой для подвода ТСМ, установленный в верхней части бачка, сопло, электрически изолированное от бачка и смесителя и включенное в электрическую цепь, устройство подготовки сжатого воздуха, пускорегулирующую аппаратуру 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 при ВШ не позволяет стабильно наносить ТСМ на рабочую поверхность ШК кратковременными импульсами (небольшими дозами) при каждом выходе (перебеге) ШК за торец обрабатываемой заготовки, когда ШК лишь частично выводится из обрабатываемого отверстия, так как используемая пускорегулирующая аппаратура (пневмораспределитель) не обладает необходимым быстродействием; радиальный подвод ТСМ в смеситель, через питающую трубку, не позволяет перемещать трубку в осевом направлении относительно сопла, и тем самым регулировать толщину наносимого слоя ТСМ на ШК; после закрытия клапана в пневмораспределителе происходит непродолжительное неконтролируемое распыление ТСМ на рабочую поверхность ШК в виде отдельных фрагментов смазки, представляющих собой парафиновые нити и капли, вызванное наличием избыточного давления в трубопроводе.
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 качества поверхностей деталей машин и уменьшение доли затрат на СОТС в себестоимости продукции.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что заявляемое устройство, как и известное устройство, принятое за прототип, состоит из бачка для ТСМ, теплового элемента, установленного в нижней части бачка, устройства регулирования температуры ТСМ, связанного с бачком для ТСМ и тепловым элементом, смесителя с питающей трубкой для подвода ТСМ, установленного в верхней части бачка, сопла, электрически изолированного от бачка для ТСМ и смесителя и включенного в электрическую цепь, устройства подготовки сжатого воздуха, пускорегулирующей аппаратуры и системы трубопроводов.
Особенность заключается в следующем: пускорегулирующая аппаратура установлена после устройства подготовки сжатого воздуха, что позволяет установить эту аппаратуру вблизи смесителя и тем самым обеспечить нанесение ТСМ на рабочую поверхность ШК кратковременными импульсами (небольшими дозами); радиальный подвод питающей трубки к смесителю с уплотнением отверстия для подвода при помощи манжеты позволяет переналаживать устройство путем осевого перемещения питающей трубки; в качестве пускорегулирующей аппаратуры использовали реле времени и нормально-закрытый трехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель с прямым электромагнитным управлением, что позволяет повысить быстродействие пускорегулирующей аппаратуры и при отсутствии управляющего сигнала сбрасывать в атмосферу сжатый воздух из трубопровода, находящегося между трехлинейным двухпозиционным пневмораспределителем с прямым электромагнитным управлением и соплом, тем самым предотвращая непродолжительное неконтролируемое распыление ТСМ на рабочую поверхность ШК в виде отдельных фрагментов смазки, представляющих собой парафиновые нити и капли.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.
На чертеже представлена схема устройства для подачи ТСМ на ШК.
Устройство для подачи ТСМ на ШК содержит устройство подготовки сжатого воздуха, включающее кран (вентиль) 1; фильтр-влагоотделитель 2; редукционный клапан 3 с манометром; систему трубопроводов 4; питающее устройство, состоящее из потенциометра 5, бачка для ТСМ, состоящего из внешнего 6 и внутреннего 7 корпусов и слоя 8 теплоизоляционного материала (далее позиции 6, 7 и 8 объединены под общим наименованием «бачок»); смеситель 9; манжет 10; болт 11; трубку 12 для подвода к смесителю расплавленного ТСМ с установленным на ее заборном конце обратным клапаном 13; тепловой элемент 14 и сопло 15, защищенные оболочкой из теплоизоляционного влагонепроницаемого материала 16. Тепловой элемент изолирован от смесителя 9 диэлектрической втулкой 17 (далее позиции 14, 15, 16 и 17 объединены под общим названием «сменное сопло»). Между сменным соплом и смесителем 9 установлена прокладка 18, в свою очередь, смеситель 9 расположен в бачке для ТСМ и крепится к нему гайкой 19. Тепловой элемент 20 установлен в нижней части бачка и связан с потенциометром 5, который, в свою очередь, соединен с датчиком температуры, установленным в тепловом элементе 20. Пускорегулирующая аппаратура состоит из нормально-закрытого трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 21 с прямым электромагнитным управлением, реле времени 22, соединительного кабеля 23 и концевого включателя 24.
к
з
Работа устройства осуществляется следующим образом. Перед началом работы на шлифовальном станке оператор устанавливает сменное сопло и путем осевого перемещения трубки 12 устанавливает расчетное расстояние между торцами сопла 15 и трубки 12. Затем в бачок закладывают ТСМ (например, парафин) и расплавляют его, переводя ТСМ в жидкое агрегатное состояние, и поддерживают его температуру выше пороговой температуры остывания. После перехода ТСМ в жидкое агрегатное состояние подают напряжение на нагревательный элемент 14, находящийся в сменном сопле, в результате чего оно нагревается до температуры, несколько превышающей температуру плавления используемого ТСМ. Из заводской пневмосети под давлением 0,46…0,6 МПа подают сжатый воздух, который, пройдя устройство подготовки сжатого воздуха (поз. 1, 2, 3 и 4), подается в полость Р трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 21 с прямым электромагнитным управлением. Затем на реле времени 22 задается выдержка управляющего сигнала и подается на него питающее напряжение. Далее при замыкании концевого включателя 24, когда ШК 25, вращающийся с окружной скоростью V, выведен из обрабатываемого отверстия заготовки 27, вращающейся с окружной скоростью V, на длину его перебега, подается управляющий сигнал с реле времени 22 через кабель 23 на трехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель 21 с прямым электромагнитным управлением. Сжатый воздух из полости Р подается в полость А, и далее по трубопроводу 4 в смеситель 9; при этом, проходя через расплавленный ТСМ, воздух нагревается до температуры расплавленного ТСМ и, продолжая двигаться по смесителю 9, перед сменным соплом смешивается с расплавленным ТСМ, поступающим в смеситель 9 через обратный клапан 13 по трубке 12 из бачка для ТСМ. При смешивании нагретого воздуха с находящимся в жидком агрегатном состоянии расплавленным ТСМ образуется воздушно-капельная смесь, которая в полном объеме (без образования в смесителе 9 нароста из ТСМ) транспортируется через нагретое для предотвращения застывания смеси сменное сопло на рабочую поверхность вращающегося ШК 25 и создает на ней равномерный слой ТСМ 26. Продолжительность нанесения и соответственно толщина слоя ТСМ 26 на ШК 25 определяется конкретными условиями шлифования. Слой ТСМ 26, нанесенный на рабочую поверхность ШК 25, надежно защищает абразивные зерна от непосредственного контакта с материалом обрабатываемой заготовки 27. Это способствует уменьшению трения, а значит и теплосиловой напряженности ВШ, в результате чего улучшается качество поверхностей деталей машин и создаются предпосылки для повышения производительности обработки за счет форсирования режима ВШ.
После отключения управляющего сигнала в трехлинейном двухпозиционном пневмораспределителе 21 с прямым электромагнитным управлением полость А соединяется с полость R и происходит сброс в атмосферу избыточного давления в трубопроводе 4, располагающемся за трехлинейным двухпозиционным пневмораспределителем 21 с прямым электромагнитным управлением. Тем самым предотвращается непродолжительное неконтролируемое распыление ТСМ на рабочую поверхность ШК в виде отдельных фрагментов смазки, представляющих собой парафиновые нити и капли.