Контактный ролик для ленточного шлифования
CONTACT ROLLER FOR BELT GRINDING

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при ленточном шлифовании и полировании наружных поверхностей деталей.
Ближайшим аналогом (прототипом) заявленного изобретения является контактный ролик в ленточно-шлифовальном станке для обработки наружной поверхности длинномерных изделий (авт.свидетельство №242703).
Контактный ролик расположен в шлифовальной головке ленточно-шлифовального станка. На ролике расположена шлифовальная лента, находящаяся в натяжении.
Контактный ролик состоит из вращающегося на неподвижной оси корпуса. Верхняя часть корпуса выполнена в виде двух подвижных оправок со ступенчатыми проточками, на которых конусами упорных чаш растянута оболочка. Воздушная полость пневматического контактного ролика уплотняется двухворотниковыми и одноворотниковыми манжетами. Вращающаяся полость пневматического контактного ролика соединяется с пневмосмесью через отверстия в корпусе и неподвижной оси.
В рабочем состоянии ролик вращается со скоростью 15-30 м/с и контактирует с деталью через шлифовальную ленту с усилием 8-32 кг посредством системы прижима шлифовальной головки.
Недостатками известного ролика является то, что шлифовальные ленты набиваются пылью, что приводит к ухудшению режущих свойств шлифовальных лент и влечет за собой снижение эффективности обработки - повышение температуры шлифования, снижение производительности. Это вызывает необходимость замены лент до их разрыва.
Также недостатком является быстрый износ эластичной оболочки, по причине больших сил трения в зоне контакта, что приводит к частой замене и как следствие простою работы.
Задачей предлагаемого изобретения является, увеличение срока службы шлифовальной ленты и эластичной оболочки, что приведет к стабилизации процесса шлифования - повышению производительности труда и сокращение затрат на изготовление деталей.
Для достижения поставленной задачи предложен контактный ролик для ленточного шлифования, который состоит из вращающегося на неподвижной оси корпуса, на котором хомутами закреплена эластичная оболочка, состоящая из поочередно намотанных слоев резины и капроновой ткани, склеенных между собой. Ниппель сообщается через отверстие в крышке и корпусе с воздушной полостью, в которой находятся металлические шарики. Крышки с двух сторон фиксируют подшипники на валу в корпусе.
Предлагаемый контактный ролик позволил увеличить продолжительность непрерывной работы, за счет увеличения времени эффективной работы шлифовальной ленты и повышения прочности эластичной оболочки, что привело к стабилизации процесса шлифования.
Контактный ролик поясняется чертежами:
- на фиг. 1 представлен общий вид контактного ролика;
- на фиг. 2 показан вид А (конструкция эластичной оболочки) фигуры 1;
- на фиг. 3 показано сечение Б-Б (до контакта) фигуры 1;
- на фиг. 4 показано сечение Б-Б (в рабочем состоянии) фигуры 1;
- на фиг. 5 показан вид В фигуры 4.
Контактный ролик, представленный на фиг. 1, состоит из корпуса - 1, крышки - 2, ниппеля - 3 сообщающегося через отверстия в крышке - 2 и корпусе - 1 с воздушной полостью наполненной металлическими шариками - 4 в эластичной оболочке - 5 состоящей из поочередно намотанных слоев резины - 6 и ткани - 7 склеенных между собой и закрепленной хомутами - 8. Смонтирован на неподвижной оси - 9 через подшипники - 10.
Контактный ролик для ленточного шлифования работает следующим образом:
После запуска установки для шлифования ведущее колесо головки раскручивает натянутую шлифовальную ленту, раскручивается контактный ролик, внутри воздушной полости ролика металлические шарики 4 за счет сил трения увлекаются, внутренней поверхностью эластичной оболочки 5, во вращательное движения вокруг оси 9, возникшее при этом центростремительное ускорение и угловое ускорение создают силы инерции действующие на шарики 4 в противоположном направлении, вследствие этого шарики распределяются по внутренней поверхности эластичной оболочки 5 в один многорядный слой и оказывают равномерное давление на нее как показано на фиг. 3. Дойдя до определенной скорости угловое ускорение будет равно нулю а нормальное ускорение будет постоянно (3-4 сек. от запуска), что характеризует равномерное криволинейное движение.
n
2
Шлифовальная головка опускается на обрабатываемую длинномерную деталь сложного профиля (например: лонжерон рулевого винта вертолета), которая на каретке совершает поступательные движения, частью, где расположен контактный ролик. При шлифовке эластичная оболочка 5 ролика вгибается, образуя пятно контакта, при этом шарики 4 изменяют характер своего движения. Возникает скачкообразное изменения скорости движения шариков, в зоне изгиба эластичной оболочки, вследствие изменения радиуса кривизны траектории (a=V/r), что вызывает высокочастотные колебания, передающиеся всем шарикам за счет соударения, а также изменения сил инерции на разных участках резания как показано на фиг. 4 и фиг. 5. При этом частота будет равна произведению количества оборотов в единицу времени на число продольных рядов в слое и соответственно зависеть от диаметра шариков. Количество шариков должно обеспечивать полное заполнение шариками одного слоя с небольшим зазором.
Перед входом в зону резания и выходе из нее шлифовальная лента контактирует с колеблющейся поверхностью эластичной оболочки 5, стряхивая забившуюся пыль и стружку. Благодаря этому стабилизируется режим работы - производительность процесса, температура в зоне контакта.
min
max
Изменение сил инерции шариков в месте контакта образует зоны повышенного и пониженного давления следующих друг за другом, влияющих на глубину резания. В зоне пониженного давления F глубина внедрения зерен меньше, соответственно шероховатость поверхности более чистая, чем в зоне F. Так как зоны следуют друг за другом, предварительное шлифование сменяется чистовым, получается поверхность чистового шлифования, что положительно влияет на точность и качество обработки.
Возникающие большие силы трения в зоне обработки приводит к выделению тепловой энергии. Поверхность эластичной оболочки перегревается, что приводит к деструкции резины. Оболочка наполненная сжатым воздухом при изменении толщины стенки меняет свои упругие свойства, как следствие форму. Ткань (например: капрон) сдерживает слои резины препятствуя разрушению и изменению формы. Слои резины и ткани склеены между собой, расположены, как показано на фиг. 2. Использование многослойной композитной структуры эластичной оболочки, являющейся самым нагруженным элементом системы, приводит к стабилизации работы.
Многослойная композитная структура эластичной оболочки может состоять из разных сортов резины, ткани и других материалов, обладающих упругими свойствами.