УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для шлифования деталей машин сменными абразивными лентами.
Известен способ механической обработки тел вращения режущим инструментом (авторское свидетельство СССР SU 393072 A, В24В 1/00, опубл. 22.08.1974 г.), выполненным в виде замкнутой гибкой ленты, приводимой в соприкосновение с обрабатываемой поверхностью упругими взаимоуравновешенными нажимными элементами, например роликами, которые приводят во вращение вокруг оси обрабатываемого тела вращения.
Недостатком известной конструкции режущего инструмента для механической обработки тел вращения является ограниченный технологический диапазон применения, так как режущий инструмент предназначен для обработки деталей, имеющих наружные или внутренние цилиндрические поверхности. Кроме того, отсутствует возможность управления скоростью вращения абразивной ленты, так как ролики не имеют привода, и может возникнуть такая ситуация, когда ролики не будут проворачиваться вокруг своей оси, так как силы резания уравновесятся силой трения между абразивной лентой и поверхностью ролика. В этом случае произойдет неравномерный износ ролика, что существенно снизит точность обработки.
Известна конструкция устройства для ленточно-планетарного шлифования (патент РФ на полезную модель RU 172331 U1, B24D 9/00, опубл. 26.02.2016 г.), содержащая корпус, вал с водилом, сателлиты со шпинделями и абразивную ленту с контактными роликами, отличающаяся тем, что абразивная лента установлена на трех контактных роликах, закрепленных на шпинделях сателлитов, при этом сателлиты установлены с возможностью вращения вокруг своих осей путем обката по внутренней поверхности зубчатого колеса, являющегося корпусом устройства.
Недостатком известной конструкции является низкое качество обработанных поверхностей, так как в зоне резания возникает достаточно большое пятно контакта, что приводит к снижению стойкости абразивной ленты и увеличению температуры в зоне резания.
Задачей полезной модели является повышение качества обработанных поверхностей деталей.
Технический результат достигается тем, что устройство для шлифования содержит корпус, вал с водилом, сателлиты со шпинделями и абразивную ленту с контактными роликами, сателлиты установлены с возможностью вращения вокруг своих осей путем обката по внутренней поверхности зубчатого колеса, являющегося корпусом устройства. При этом абразивная лента установлена на пяти контактных роликах, закрепленных на шпинделях сателлитов.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено устройство для шлифования в разрезе; на фиг. 2 - устройство для шлифования вид справа; на фиг. 3 - схема установки устройства для обработки цилиндрических поверхностей; на фиг. 4 - схема установки устройства для обработки плоских поверхностей; на фиг. 5 - схема определения количества контактных роликов; на фиг. 6 - схема для определения угла контакта ролика с обрабатываемой цилиндрической поверхностью заготовки; на фиг. 7 - схема для определения угла контакта ролика с обрабатываемой плоской поверхностью заготовки.
Устройство для шлифования состоит из зубчатого колеса с внутренним зацеплением (короны) 1, которое одновременно является корпусом устройства для шлифования. По «короне» 1 редуктора происходит обкат пяти сателлитов 2, расположенных под углом 72° друг относительно друга. Радиально сателлиты 2 расположены на одной окружности. На шпинделях сателлитов 2 установлены контактные ролики 3, которые служат направляющими для абразивной ленты 4. Сателлиты 2 установлены в роликовые радиально-упорные подшипники качения 5, которые в свою очередь расположены между дисками 6 и 7. Диски 6 и 7, соединенные с входным валом 8 посредством распорной втулки 9, составляют узел, представляющий собой водило 10. Для предотвращения проворота водила 10 относительно входного вала 8 установлены две призматические шпонки 11. Корпус устройства для шлифования 1 закреплен с основанием устройства для шлифования 12 при помощи шести болтов 13. В основании устройства для шлифования 12 расположен шариковый подшипник качения 14, в который установлен входной вал 8. Манжеты 15, установленные в крышки 16 и щетка 17, установленная между короной 1 и диском 6 защищают механизм устройства для шлифования от попадания в него отходов процесса шлифования.
Устройство для шлифования 18 устанавливают под углом α к обрабатываемому валу 19. Угол α находится в диапазоне от 0° до 1,5° в зависимости от обрабатываемого материала. На основании 20 установлен привод устройства для шлифования 21, при включении последнего через ременную передачу 22 приводится в движение водило 10. Водило 10 приводит во вращение пять сателлит 2, которые обкатываются по «короне» 1 устройства для шлифования, тем самым реализуется сложное движение: вращение водила 10 вокруг оси «короны» 1 устройства для шлифования и вращение сателлитов 2, на шпинделях которых установлены контактные ролики 3, вокруг собственной оси. Вращение водила 10 и контактных роликов 3 в процессе обработки обеспечивают линейную скорость абразивной ленты 4, натянутой на периферии контактных роликов 3. При таком вращении контактные ролики 3 поочередно обеспечивают кратковременный контакт абразивной ленты 4 с обрабатываемым валом 19, который также вращается вокруг своей оси. При контакте абразивной ленты 4 с обрабатываемым валом 19 происходит съем материала.
Также возможен вариант обработки плоских поверхностей, представленный на фиг. 4. В этом случае абразивная лента 4 приводится в соприкосновение с плоской обрабатываемой поверхностью 23 детали. Сложное движение контактных роликов позволяет осуществлять прерывистое шлифование, при котором лента движется с высокой линейной скоростью, а контактные ролики поочередно вводят ее в контакт с заготовкой. При такой схеме механической обработки износ шлифовальной ленты существенно уменьшается, так как ее рабочие участки соприкасаются с поверхностью детали поочередно.
Замена абразивной ленты 4 при ее износе осуществляется следующим образом: устройство для шлифования поворачивается так, чтобы контактные ролики 3 не взаимодействовали с обрабатываемой деталью, тогда отработавшая абразивная лента 4 снимается с контактных роликов 3 и устанавливается новая. Данный метод замены отработавшей абразивной ленты не требует отвода инструмента от обрабатываемой детали, за счет чего сокращается подготовительное время и сохраняется точность изготовления детали.
Величина пятна контакта определяется длиной дуги пятна контакта и шириной шлифовальной ленты. Ширина шлифовальной ленты выбирается исходя из технологических условий, и является постоянной для данного конкретного варианта обработки.
Длина дуги пятна контакта может быть определена по формуле:
,
где r - радиус контактных роликов;
ϕ - угол контакта ролика с заготовкой.
Из представленной зависимости (1) видно, что для сокращения длины дуги пятна контакта  необходимо сократить радиус контактных роликов r и угол контакта роликов с заготовкой ϕ.
Для определения радиуса контактных роликов используется формула:
где R - радиус описанной окружности;
r - радиус контактных роликов;
n - число контактных роликов.
Из формулы (2) видно, что для уменьшения радиуса контактных роликов r и при неизменных габаритных размерах корпуса устройства (радиус описанной окружности R постоянная величина), необходимо увеличить число контактных роликов n.
Определение угла контакта ролика с заготовкой осуществляется по формулам:
для обработки цилиндрической заготовки (фиг. 6):
где r - радиус контактных роликов,
заг
R - радиус обрабатываемой детали,
t - глубина шлифования;
для обработки плоской поверхности (фиг. 7):
где r - радиус контактных роликов;
t - глубина шлифования.
Из зависимостей (3) и (4) видно, что угол контакта ролика с заготовкой, также зависит от радиуса ролика, и, в конечном счете, от количества роликов в устройстве для шлифования.
Можно сделать вывод о том, что величина пятна контакта зависит главным образом от дуги пятна контакта в зоне резания, а длина дуги пятна контакта от радиуса роликов, который в свою очередь зависит от количества роликов в устройстве. Увеличение количества контактных роликов до 5 приводит к уменьшению их радиуса и к уменьшению угла контакта ролика с заготовкой, что приводит к уменьшению величины пятна контакта, следовательно, и к уменьшению температуры в зоне обработке, что приводит к улучшению качества обработанной поверхности.
Предлагаемая конструкция устройства для шлифования позволяет осуществлять прерывистое ленточное шлифование плоских и цилиндрических поверхностей с высокими скоростями обработки за счет того, что диаметр, описываемый абразивной лентой, натянутой на контактные ролики, превышает габаритный диаметральный размер корпуса устройства для шлифования, что, в свою очередь, позволяет путем изменения угла контакта абразивной ленты с обрабатываемой деталью изменять величину пятна контакта, а, следовательно, и качество механической обработки.