ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ОБРАБОТКИ

Полезная модель относится к обработке материалов связанным абразивом - к шлифованию, а именно, к шлифовальным кругам, и может применяться для прерывистого шлифования деталей из жаропрочных сталей и сплавов на станках, предназначенных для высокоскоростной обработки.
Известны шлифовальные круги для скоростного резания, состоящие из корпуса, вставных сегментов, системы балансировки, прижимных и зажимных деталей. Такие шлифовальные круги применяются, в основном, на плоскошлифовальных станках больших и средних моделей при работе торцом круга. [Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.И. Проектирование металлорежущих инструментов. Учебное пособие под редакцией И.И. Семенченко. Государственное научно-техническое издательство Машиностроительной литературы. Москва. 1963 г. с.68-69].
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является «Шлифовальный круг для алмазно-абразивной обработки» [Патент №55665 РФ от 27.08.06], состоящий из металлического корпуса с симметричными гнездами относительно оси шлифовального круга. В гнездах зафиксированы алмазно-абразивные шлифовальные сегменты, при помощи клеевой основы и зажимного механизма.
Недостатком данного круга является высокий уровень шума и вибрации при работе, а также сложность процессов балансировки.
Задачей полезной модели является совершенствование конструкции шлифовального круга, с целью обеспечить снижение уровня шума и вибраций.
Данный технический результат достигается тем, что в шлифовальном круге для алмазно-абразивной обработки, состоящем из металлического корпуса с симметричными гнездами относительно оси шлифовального круга, в которых зафиксированы алмазно-абразивные шлифовальные сегменты. Каждый шлифовальный сегмент состоит из шлифовальных головок, переднего и заднего обтекателей, зафиксированных в гнездах на корпусе шлифовального круга, а в корпусе шлифовального круга с внутренней стороны выполнена кольцевая канавка шириной b и глубиной h, для размещения в ней балансирующей жидкости объемом V.
На фиг.1 изображена конструкция предлагаемого шлифовального круга.
Шлифовальный круг состоит из корпуса 1 с симметрично расположенными относительно оси круга гнездами. В гнездах зафиксированы шлифовальные сегменты. Каждый шлифовальный сегмент (сечение А-А) состоит из переднего и заднего обтекателей 2 и 3, винта 4 и закрепленных с помощью клеевой основы 5 цилиндрических шлифовальных головок 6. Шлифовальные головки 6 крепятся в полости переднего обтекателя 2, а винт 4 фиксирует обтекатели 2 и 3 на корпусе 1 шлифовального круга. В корпусе шлифовального круга 1 с внутренней стороны предусмотрена кольцевая канавка 7 радиусом R, шириной b и глубиной h (сечение Б-Б), предназначенная для заливки балансирующей жидкости во время работы. Размеры канавки (R, b и h) должны обеспечивать размещение нужного объема V балансирующей жидкости, достаточного для устранения дисбаланса, и не ослаблять конструкцию шлифовального круга. Объем балансирующей жидкости V определяется опытным, либо расчетным путем.
Объем балансирующей жидкости расчетным путем можно определить из следующего выражения:
(1),
где D - дисбаланс шлифовального круга, г·мм;
R - радиус канавки, мм;
3
ρ - плотность балансирующей жидкости, г/мм.
[Левит М.Е., Рыженков В.М. Балансировка деталей и узлов. Машиностроение. Москва 1986г. с.24-31].
При этом, чтобы обеспечить размещение данного объема балансирующей жидкости в канавке, необходимо выполнение условия:
V≤V<sub>K</sub>,
(2),
где V - балансирующей жидкости;
K
3
V - объем канавки, мм.
K
Объем канавки V можно определить как разность объемов двух цилиндров: внешнего с радиусом основания R и внутреннего с радиусом основания R-h (Фиг.1).
V<sub>K</sub>=V<sub>внеш</sub>-V<sub>внутр</sub>
(3)
внеш
где V - объем внутреннего цилиндра (с радиусом основания R) Объем внешнего цилиндра равен [Погорелов А.В. Геометрия. Учебник для 7-11 классов общеобразовательных учреждений. «Просвещение» Москва 1995 г. с 353]:
(4)
где: π - 3,14;
b - ширина канавки, мм;
R - радиус канавки, мм.
Объем внутреннего цилиндра равен:
(5)
где: h - глубина канавки, мм.
Подставля (4) и (5) в (3) получаем:
(6)
Подставляя (6) в (2) получаем:
(7)
Рассмотрим конкретный пример:
Пусть дисбаланс шлифовального круга, определенный по показаниям специальных вибродинамических приборов (например «Диана-2М») составляет 50 г·мм (D=50 г·мм), размеры балансировочной канавки:
- h=5 мм - глубина канавки;
- b=5 мм - ширина канавки;
- R=125 мм - радиус канавки;
-4
3
- ρ=9,1·10 г/мм - плотность балансировочной жидкости (в данном примере используется машинное масло).
3
Подставляя данные в формулу (1) получаем объем балансирующей жидкости V=440 мм.
3
Расчеты по формуле (7) показывают, что для размещения рассчитанного объема балансирующей жидкости, должно выполняться условие V≤19232,5 мм.
K
3
3
Таким образом V≤V (2), т.е. 440 мм≤19232,5 мм.
Следовательно данный дисбаланс может быть устранен рассчитанным объемом балансирующей жидкости.
Для определения объема балансирующей жидкости V опытным путем шлифовальный круг устанавливают на шпиндель станка. Установленный шлифовальный круг имеет дисбаланс D. Во время разгона или установившейся работы шлифовального круга дисбаланс D создает вибрации узлов станка, значения которых могут превышать допустимые (ГОСТ 16921-83). Введение в кольцевую канавку 7 балансирующей жидкости обеспечивает уменьшение дисбаланса D шлифовального круга и снижение вибраций узлов станка. Подача балансирующей жидкости производится до снижения вибраций ниже допустимых значений по ГОСТ 16921-83. Об устранении вибраций можно судить визуально или по показаниям специальных вибродинамических приборов, например «Диана-2М».
Предложенный шлифовальный круг, предназначенный для высокоскоростной обработки, устанавливают на шпиндель станка (на чертеже не показан). Запускают электродвигатель станка, приводя во вращение шпиндель. Во время разгона или после установления нормального режима работы при возникновении вибраций узлов в кольцевую канавку 7 вводят определенный объем балансирующей жидкости V, которая распределяется по дну канавки и обеспечивает динамическую балансировку шлифовального круга. Подача балансирующей жидкости осуществляется до полного устранения вибраций узлов. Обтекатели 2 и 3 уменьшают сопротивление воздуха и обеспечивают снижение уровня шума и вибраций.
Шлифовальный круг торцевой частью шлифовальных головок 6 осуществляет обработку деталей. После полного износа шлифовальных головок, из шлифовальных сигментов выкручивают винты 4, удаляют передние обтекатели 2 вместе с изношенными шлифовальными головками 6. На их место устанавливают новые обтекатели, в которых на клеевой основе 5 закреплены новые шлифовальные головки 6. Шлифовальные сигменты устанавливают на шлифовальный круг. Цикл повторяется.
Таким образом, предложенная конструкция шлифовального круга позволяет обеспечить снижение уровня шума и вибраций, а также уменьшить динамическую балансировку.