СИСТЕМА ШЛИФОВАНИЯ

Полезная модель относится к области механической обработки и может быть использована в виброустойчивых системах шлифования, применяемых при торцовом шлифовании, в особенности при абразивной обработке хрупких, металлических и неметаллических материалов (термически и деформационно-упрочненных металлических конструкционных материалов, а также неорганического стекла, керамики, полупроводниковых материалов и других).
Известна система шлифования, состоящая из шпиндельного узла, с закрепленным в нем шлифовальным кругом, оснащенного однокаскадным виброгасителем с резиновым упругим элементом, заготовки закрепленной в приспособлении, установленном на шлифовальном станке и слоя смазочно-охлаждающей жидкости (далее СОЖ) находящегося в зоне контакта инструмента с заготовкой [1].
Недостатком конструкции известной системы шлифования является присутствие в составе системы инструмента с эластичным упругим элементом. Эластичная кольцевая прокладка, являясь элементом крепления сегментной рабочей части инструмента, в процессе шлифования контактирует с обрабатываемой поверхностью. Результатом этого является дополнительный нагрев и термоизоляция зоны шлифования, вызывающая локальный перегрев контактирующих поверхностей. Заполнение материалом эластичной прокладки пространства между шлифовальными сегментами ухудшает условия охлаждения и смазки в зоне шлифования и затрудняет выход из нее продуктов обработки. В шлифовальном круге такой конструкции материал эластичной прокладки может иметь лишь ограниченную эластичность, так как должен обладать необходимой прочностью для закрепления шлифовальных сегментов. Это является причиной конструктивного снижения эффективности амортизации. Кроме того, в рассматриваемой системе не предусмотрен гаситель колебаний. В результате этого, возникающие при амортизации ударов в эластичной прокладке механические колебания через режущий слой передаются на обрабатываемую поверхность, снижая ее качество.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является система шлифования, состоящая из шпиндельного узла, с закрепленным в нем сборньм шлифовальным кругом, заготовки закрепленной в приспособлении и слоя СОЖ находящегося в зоне контакта инструмента с заготовкой [2]. Сборный шлифовальный круг, на монолитный корпус которого через два каскада упругих элементов, выполненных в виде резиновых прокладок, установлены шлифовальные сегменты, которые образуют прерывистый режущий слой. Используемый в данном случае, упруго-эластичный подвес шлифовальных сегментов выполнен по схеме двухкаскадного виброгасителя, применяемого с целью обеспечения возможности настройки на безрезонансный режим работы инструмента для выбранных технологических условий, путем подбора соотношения жестокостей упругих элементов. Настройка системы осуществляется путем изменения геометрических параметров упругих элементов при сборке.
К недостаткам такой системы следует отнести наличие сборного шлифовального круга, оснащенного двумя каскадами упругих элементов, выполненных в виде резиновых прокладок, с установленными шлифовальнымисегментами, которые образуют прерывистый режущий слой, и слоя СОЖ с неуправляемой упругой характеристикой, что снижает виброгасящие и эксплуатационные свойств данной системы. Интенсивное абразивное воздействие приводит к износу сопрягаемых поверхностей и потере работоспособности сборного шлифовального круга. Используемые упругие элементы, изготовленные из резины, имеют ярко выраженную нелинейную упругую характеристику, что усложняет процесс настройки виброгасителя. Кроме того, для резиновых материалов характерно изменение упругих свойств с течением времени и возникновение значительного дрейфа упругих характеристик при нагреве и при контакте с химически агрессивными средами в процессе обработки, что приводит к отклонениям от оптимального значения соотношения жесткостей элементов подвеса, достигаемого при настройке и, в конечном счете, к изменению колебательного поведения механической системы инструмента
и к снижению качества шлифуемой поверхности. Так же к недостаткам такой инструмента следует отнести сложность сборки, настройки, значительный вес и высокую себестоимость. Наличие слоя СОЖ, находящегося в зоне контакта инструмента с заготовкой, с неуправляемой упругой характеристикой приводит к возникновению резонансных явлений, когда частота колебаний системы совпадает с собственной частотой слоя СОЖ. Кроме того, слой СОЖ обладая упругими свойствами, создает упруго-эластичный подвес выполненным по схеме трехкаскадного виброгасителя, что приводит к изменению настроек системы и появлению брака обрабатываемых заготовок.
Цель заявленной полезной модели - повышение качества шлифуемой поверхности.
Предложенная система шлифования, состоящая из шпиндельного узла, с закрепленным в нем сборным шлифовальным кругом, заготовки закрепленной в приспособлении, слоя СОЖ находящегося в зоне контакта инструмента с заготовкой и устройства изменения числа оборотов шпинделя [2].
Согласно заявленному решению система шлифования, состоящая из шпиндельного узла, с закрепленным в нем сборным шлифовальным кругом, заготовки закрепленной в приспособлении, установленном на шлифовальном станке, слоя СОЖ находящегося в зоне контакта инструмента с заготовкой и устройства изменения числа оборотов шпинделя, отличается тем, что сборный шлифовальный круг, выполнен по схеме однокаскадного виброгасителя и оснащен шлифовальными сегментами, которые образуют прерывистый режущий слой со спиральными канавками [3], управляемым слоем СОЖ находящимся в зоне контакта инструмента с заготовкой, изменение свойств которого осуществляется устройством изменения числа оборотов шпинделя, которое для данной полезной модели исполнено в виде бесступенчатой коробки передач [4].
Это позволяет обеспечивать точную настройку системы шлифования непосредственно в процессе шлифования и эффективно гасить возникающие колебания. Это позволяет также при смене технологических условий (параметров режима шлифования, марки обрабатываемого материала, СОЖ и других) изменять в определенных пределах параметры настройки виброгасителя. Указанные возможности предложенной системы шлифования позволяют повысить качество обработки.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг.1 показан предпочтительный вариант реализации заявленной системы шлифования.
Предлагаемая система шлифования состоит из шпиндельного узла 1, с закрепленным сборным шлифовальным крутом 2, слоя СОЖ 3 находящегося в зоне контакта шлифовального круга 2 с заготовкой 4 закрепленной в приспособлении 5, и бесступенчатой коробки передач 6.
Система шлифования работает следующим образом. Вибрации, образовавшиеся в процессе работы обрабатывающего оборудования, передаются на шпиндельный узел 1 с закрепленным сборным шлифовальным кругом 2. Сборный шлифовальный круг 2, выполнен по схеме однокаскадного виброгасителя, которым является корпус инструмента, выполненный в виде тарельчатой пружины, и оснащен шлифовальными сегментами, которые образуют прерывистый режущий слой со спиральными канавками. Находящийся в зоне контакта шлифовального круга 2 с заготовкой 4 закрепленной в приспособлении 5 слой СОЖ 3, обладающий упругими свойствами, выполняет функцию второго каскада виброгасителя системы. Вибрации, переданные от шпиндельного узла 1 инструменту, гасятся двухкаскадньм виброгасителем, состоящим из корпуса инструмента 2 выполненного в виде тарельчатой пружины и слоя СОЖ 3. Обеспечение безрезонансного режима работы системы, осуществляется путем регулировки в процессе обработки суммарной жесткости слоя СОЖ 3. Регулировка суммарной жесткости слоя СОЖ 3 обеспечивается шлифовальными сегментами инструмента 2, которые образуют прерывистый режущий слой со спиральными канавками и бесступенчатой коробки передач 6. Спиральные канавки обеспечивают нагнетание СОЖ в зону контакта инструмента с заготовкой, компенсируя тем самым расход СОЖ происходящий в процессе обработки. Величина суммарной жесткости слоя СОЖ 3 зависит от величины нагнетания СОЖ в зону контакта инструмента с заготовкой, которая в свою очередь зависит от числа оборотов шпиндельного узла 1, регулируемого бесступенчатой коробки передач 6.
Заявленная система шлифования предназначена для обработки плоских поверхностей. Удаление припуска с обрабатываемой поверхности осуществляется в результате контакта шлифовальных сегментов шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью при вращении и при продольной или круговой подаче заготовки в направлении перпендикулярном оси вращения шлифовального круга при приложении к нему постоянной или плавно изменяющейся статической нагрузки в направлении оси вращения.
Система шлифования особенно эффективно может использоваться при проведении предварительного шлифования хрупких материалов различной номенклатуры в технологических условиях, при которых обеспечивается постоянный контакт всей рабочей поверхности шлифовального круга с поверхностью обрабатываемой заготовки или группы заготовок.
Источники информации:
1. Перерозин М.А. Справочник по алмазной обработке стекла. - М.: Машиностроение, 1987. Стр.49-50, рис.2.12.
2. Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении. Сб. статей Всероссийской научно-технической конференции. - Н.Новгород - Арзамас: НГТУ - Аф НГТУ. - 2002. - С.77-81, рис.1.
3. Известия ТулГУ. Сер. Инструментальные и метрологические системы. Вып 1. Труды международной юбилейной научно-технической конференции, ч.2. - Тула: Изд-во ТулГУ. - 2005. Стр.63-65, рис.4.
4. Михнев Р.А., Штандель С.К. Оборудование оптических цехов. - М.: Машиностроение, 1981. Стр.81, рис.43.