ШЛИФОВАЛЬНЫЙ КРУГ

Полезная модель относится к области механической обработки и может быть использована в конструкциях виброустойчивых сборных шлифовальных кругов, применяемых при торцовом шлифовании в адаптивных технологических системах, 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).
Известен шлифовальный круг, состоящий из металлического корпуса тарельчатой формы со встроенным силовым элементом, в данном случае электромагнитным, присоединенным к корпусу через массивное ферромагнитное кольцо с закрепленными на нем шлифовальными сегментами, которые образуют прерывистый режущий слой [1].
Недостатком конструкции известного шлифовального круга является то, что он может применяться только на предварительных операциях, так как недостаточно гасит вибрации, возникающие в процессе обработки, что, в свою очередь, ведет к ухудшению качества поверхности. Кроме этого, конструкция шлифовального круга имеет низкий коэффициент демпфирования ввиду того, что упругие элементы выполнены из металла, поэтому интервал варьирования жесткостью мал и ограничен ходом пружины и нелинейностью ее упругих характеристик. Так же данный круг обладает одной степенью свободы, что не позволяет проводить интенсивную обработку из-за резонансных явлений, протекающих на высоких скоростях резания. Это обусловлено наличием однорезонансной частоты и, следовательно, невозможностью работать в межрезонансной зоне.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является сборный двухкаскадный шлифовальный круг, который состоит из металлического корпуса тарельчатой формы со встроенным электромагнитным силовым элементом, присоединенным к корпусу через массивное ферромагнитное кольцо, плоской металлической пружины с закрепленными на ней шлифовальными сегментами, которые образуют прерывистый режущий слой [2].
Используемый в данном случае упругий подвес шлифовальных сегментов выполнен по схеме двухкаскадного виброгасителя, имеющего в составе своей конструкции два упругих элемента и промежуточную массу. Такой виброгаситель может быть настроен путем подбора соотношения жесткостей упругих элементов и массы кольца и силой взаимодействия между магнитом и промежуточной массой на безрезонансный режим работы инструмента, используемого при высоких скоростях шлифования.
К недостаткам такого инструмента следует отнести ограничения в использовании только на черновых операциях и невозможность его использования при чистовой обработке. Это связано со значительными колебательными процессами, возникающими в зоне резания, снижающими качество обработанной поверхности. Данные процессы возникают, так как шлифовальные сегменты крепятся к шпинделю станка через два упругих элемента, которые при определенных режимах, а именно на скоростях, соответствующих резонансному состоянию, являются возбудителями вибраций.
Задача заявленной полезной модели - повышение качества шлифуемой поверхности.
Технический результат-снижение колебательных процессов в зоне резания.
Этот технический результат достигается тем, что в шлифовальном круге, содержащем корпус тарельчатой формы с закрепленными на нем по окружности шлифовальными сегментами, которые образуют прерывистый режущий слой, тарельчатую пружину, массивное ферромагнитное кольцо с закрепленным на нем силовым электромагнитным элементом, ферромагнитное кольцо с расположенной на нем тарельчатой пружиной закреплены с помощью болтов-направляющих через винтовые демпфирующие пластины, число которых может быть от трех и более, ограничивающих перемещение демпфирующего узла по вертикали, и через крепежное отверстие для шпинделя, выполненное по центру тарельчатой пружины; электромагнитный силовой элемент может быть закреплен на внутренней плоскости тарельчатой пружины или на верхней плоскости ферромагнитного кольца, или на нижней плоскости ферромагнитного кольца, или на поверхности тарельчатого корпуса.
Такая конструкция шлифовального круга позволяет в процессе работы свободно перемещаться ферромагнитному кольцу и электромагнитному силовому элементу в вертикальном направлении, эффективно гася поперечные колебания корпуса с закрепленными шлифовальными сегментами. Так же конструкция круга позволяет исключить влияние второго упругого элемента на колебательное поведение шлифовального круга путем прижима электромагнитного силового элемента к ферромагнитному кольцу.
Имеется возможность свободного перемещения в вертикальном направлении ферромагнитного кольца с закрепленной тарельчатой пружиной и возможность исключить влияние одного из упругих элементов на колебательное поведение шлифовального круга.
Это позволяет более эффективно гасить возникающие колебания и при смене технологических условий (параметров режима шлифования, марки обрабатываемого материала, СОЖ и других) изменять число каскадов виброгасителя. Указанные возможности предложенного шлифовального круга позволяют повысить качество обработки, а также использовать его на стадиях черновой и чистовой обработки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1-5 показаны предпочтительные варианты реализации заявленного шлифовального круга.
Шлифовальный круг состоит из: металлического тарельчатого корпуса 1 с присоединенным через винтовые цилиндрические пружины 2 (число которых три и более) массивным ферромагнитным кольцом 3, на верхней плоскости которого закреплен силовой электромагнитный элемент 4 (фиг.3), который может также крепиться на внутренней плоскости тарельчатой пружины 5 (фиг.1), на нижней плоскости ферромагнитного кольца 3 (фиг.4) и на поверхности тарельчатого корпуса 1 (фиг.5). Ферромагнитное кольцо 3, с тарельчатой пружиной 5, присоединенной с помощью винтового соединения 6, свободно перемещается по направляющим 7 в вертикальном направлении. Шлифовальный круг через монтажное отверстие в тарельчатой пружине 5 закрепляется на шпинделе станка 8 с помощью резьбового крепежного соединения 9 и 10, а шлифовальные сегменты 11 припаяны к тарельчатому корпусу 1.
Заявленный шлифовальный круг предназначен для обработки плоских поверхностей. Удаление припуска с обрабатываемой поверхности осуществляется в результате контакта шлифовальных сегментов 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.
Шлифовальный круг особенно эффективно может использоваться при проведении предварительного и окончательного шлифования хрупких материалов различной номенклатуры в технологических условиях, при которых обеспечивается постоянный контакт всей рабочей поверхности 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. Патент на полезную модель №53961, 10.06.2006.