FI78855B

FI78855B - ANORDINATION FOR MAGNETIC SLIPBEARBETNING.

Info

Publication number: FI78855B
Application number: FI860012A
Authority: FI
Inventors: Viktor Nikolaevich Chachin; Leonid Ivanovich Bondarenko; Nikolai Stepanovich Khomich; Valery Alexeevich Kudinov; Vitaly Alexeevich Izvekov; Leonid Rakhmilovich Tisnovsky; Vadim Petrovich Gorshunov
Original assignee: Fiz Tech I Akad Nauk
Priority date: 1984-05-03
Filing date: 1986-01-02
Publication date: 1989-06-30
Also published as: SE449828B; SE8600010D0; ATA907384A; GB2173433A; FI78855C; WO1985005060A1; FR2575956A1; DE3490701C2; GB2173433B; FI860012A; GB8600129D0; FR2575956B1; JPS61502044A; FI860012A0; CH668025A5; DE3490701T; SE8600010L; AT389071B

Description

1 788551 78855

Laite magneettista hiontaa vartenDevice for magnetic grinding

Keksinnön ala Tämä keksintö liittyy yleisesti hiovaan työstöön 5 ja sen kohteena on erityisesti laite lieriömäisten ul kopintojen magneettista hiontaa varten.FIELD OF THE INVENTION This invention relates generally to abrasive machining 5, and more particularly to an apparatus for magnetic grinding of cylindrical surfaces.

Keksinnön taustaBackground of the invention

Ennestään tunnetaan suurikokoisten työkappaleiden lieriömäisten ulkopintojen magneettista hiontaa varten 10 laite, jota on selostettu J.M. Baronin kirjoittamassa venäjänkielisessä julkaisussa "Tekhnologia abrasivnoi obrabotki v magnitnom pole" - Hiova työstö magneettikentässä - julkaisija "Mashinostroenie", 1975, s. 50. Laitteeseen kuuluu työstettävän työkappaleen pyöritys-15 mekanismi, sähkömagneettinen järjestelmä napakenkineen ja mekanismi, joka saattaa sähkömagneettisen järjestelmän värähtelemään.A device 10 for the magnetic grinding of cylindrical outer surfaces of large workpieces is already known, which is described in J.M. In Baron's Russian-language publication "Tekhnologia abrasivnoi obrabotki v magnitnom pole" - Abrasive machining in a magnetic field - published by "Mashinostroenie", 1975, p. 50.

Edellä mainitussa laitteessa sähkömagneettisen järjestelmän sydän ja napakenkäpari ovat rakenteel-20 taan yhtä kappaletta. Huomattavan painavan ja suuriko koisen kokonaisen sähkömagneettisen järjestelmän saattaminen värähtelemään on sen vuoksi vaikeaa. Mekanismi, joka synnyttää värähtelyä, ja sen käyttölaite ovat myös suurikokoisia ja saavat aikaan ainoastaan napaken-25 kien tahdistettua värähtelyä, jolloin työstöjäljet toistuvat työstettävällä pinnalla, mikä johtaa huonoon työstölaatuun ja -tehoon. Napakenkien työpinnat ovat muodoltaan lieriömäiset ja samankeskiset työstettävän työkappaleen pinnan kanssa. Kun työkappaleiden pinnat 30 ovat tämänmuotoisia, työkappaleen ja napakenkien väli nen työtila on koko pituudelta yhtä suuri ja magneettivuo jakautuu sen vuoksi tasaisesti työtilan pituussuunnassa. On kuitenkin tunnettua, että työstön aikana ferromagneettinen hiontajauhe pyrkii siirtymään kohti 35 työtilan poistoaukkoa. Työtilan ollessa poikkileikkauk- 2 78855 seitaan vakiosuuruinen huomattavaa osaa magneettivuosta ei voida sen vuoksi käyttää hyväksi, mikä heikentää työs-tötehoa ja sen laatua.In the above-mentioned device, the core and the pair of pole shoes of the electromagnetic system are of one structure. It is therefore difficult to cause an entire electromagnetic system of considerable weight and size to vibrate. The mechanism that generates the vibration and its drive are also large in size and produce only the synchronized vibration of the hub, thus repeating the machining marks on the surface to be machined, resulting in poor machining quality and performance. The work surfaces of the pole shoes are cylindrical in shape and concentric with the surface of the workpiece to be machined. When the surfaces 30 of the workpieces are of this shape, the working space between the workpiece and the pole shoes is equal over its entire length and the magnetic flux is therefore evenly distributed in the longitudinal direction of the working space. However, it is known that during machining, the ferromagnetic abrasive powder tends to move toward the outlet of the 35 working spaces. When the working space is constant in cross-section, a considerable part of the magnetic flux cannot therefore be utilized, which impairs the working efficiency and its quality.

Toinen epäkohta on se, että napakengät, jotka on 5 sijoitettu ainoastaan työstettävän työkappaleen toiselle puolelle, synnyttävät magneettisia voimia, jotka kykenevät muuttamaan työkappaleen muotoa. Edellä kuvatun laitteen käyttö heikkorakenteisten työkappaleiden magneettiseen hiontaan on tämän johdosta vaikeaa.Another drawback is that the pole shoes, which are placed only on one side of the workpiece to be machined, generate magnetic forces capable of changing the shape of the workpiece. This makes it difficult to use the device described above for magnetic grinding of poorly constructed workpieces.

10 Keksinnön yhteenveto10 Summary of the Invention

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan riittävän pienikokoinen ja kevyt laite työkappaleiden lieriömäisten ulkopintojen magneettista hiontaa varten, jolla voitaisiin optimoida yhdistetty työkappaleen pyöritys ja 15 napakenkien värähtelyt, jotta olisi mahdollista työstää suurikokoisia työkappaleita entistä suuremmalla teholla ja taata korkea työstölaatu.The object of the invention is to provide a device of sufficient size and lightness for magnetic grinding of cylindrical outer surfaces of workpieces, which could optimize the combined rotation of the workpiece and the vibrations of the pole shoes to enable large workpieces to be machined with greater power and high machining quality guaranteed.

Keksinnön tavoitteeseen päästään siten, että laitteessa työkappaleiden lieriömäisten ulkopintojen magneet-20 tista hiontaa varten, johon laitteeseen kuuluu työstet tävän työkappaleen pyöritysmekanismi, sähkömagneettinen järjestelmä napakenkineen ja käyttölaitteella varustettu mekanismi, joka saattaa napakengät värähtelemään, mekanismi, jolla napakengät saatetaan värähtelemään, 25 käsittää keksinnön mukaan akselin, jolle on sovitettu epäkeskoluistit 180° kiertokulmaan toistensa suhteen, ja napakengät on sovitettu kummankin epäkeskoluistin päälle.The object of the invention is achieved in that a device for magnetic grinding of cylindrical outer surfaces of workpieces, the device comprising a rotating mechanism of the workpiece, an electromagnetic system with pole shoes and a drive mechanism for causing the pole shoes to vibrate, a mechanism for causing the pole shoes to vibrate, , on which the eccentric slides are arranged at an angle of rotation of 180 ° with respect to each other, and the hub shoes are arranged on each eccentric slide.

Sen ansiosta, että napakengät muodostuvat säh-30 kömagneettisen järjestelmän sydämeen nähden erillisis tä rakenneosista, koko magneettista järjestelmää ei tarvitse saattaa värähtelemään. Kun napakenkäpari sovitetaan yhden käyttöakselin päälle, johon on kiinnitetty epäkeskoluistit 180° kiertokulmaan toistensa 35 suhteen, voidaan napakengät saattaa värähtelemään vas- 3 78855 takkaisessa vaiheessa, jolloin niiden liikeradat eivät satu yhteen eivätkä työstöjäljet täten toistu työkappa-leen pinnalla.Due to the fact that the pole shoes consist of components separate from the core of the electromagnetic system, the entire magnetic system does not have to be made to vibrate. When a pair of pole shoes is arranged on one drive shaft to which eccentric slides are attached at an angle of rotation of 180 ° with respect to each other 35, the pole shoes can be vibrated in the opposite phase, so that their trajectories do not coincide and work marks are repeated on the workpiece surface.

Laite on lisäksi edullisesti varustettu toisella 5 parilla napakenkiä, joihin liittyy samoin mekanismi, jolla nämä ylimääräiset napakengät saatetaan värähtelemään. Nämä napakengät sijaitsevat edullisesti vastapäätä ensimmäisen sähkömagneettisen järjestelmän napakenkiä. Tämä on havaittu edulliseksi, koska käytettäessä vain yhtä 10 napakenkäparia työkappaleen ja näiden napakenkien välil le saattaa syntyä vetovoimia, jotka siirtävät ne lähemmäksi työstettävää pintaa ja aikaansaavat syviä naarmuja työkappaleen pintaan, varsinkin jos työstettävä työ-kappale tai koneen rakenne ei ole riittävän jäykkä.In addition, the device is preferably provided with a second pair of pole shoes, which also have a mechanism for causing these additional pole shoes to vibrate. These pole shoes are preferably located opposite the pole shoes of the first electromagnetic system. This has been found to be advantageous because the use of only one pair of 10 pole shoes between the workpiece and these pole shoes may create traction forces that move them closer to the workpiece surface and cause deep scratches on the workpiece surface, especially if the workpiece or machine structure is not rigid enough.

15 Järjestämällä toinen pari napakenkiä voidaan napaken kien ja työstettävän työkappaleen väliset magneettiset vetovoimat tasapainottaa, jotta voidaan pienentää työ-kappaleen muodonmuutosta ja saada pienen jäykkyyden omaavat työkappaleet siten soveltumaan paremmin mag-20 neettiseen hiontaan.By arranging a second pair of pole shoes, the magnetic attraction between the pole pieces and the workpiece can be balanced in order to reduce the deformation of the workpiece and thus make the workpieces with low stiffness more suitable for magnetic grinding.

Napakengissä on sopivimmin olennaisesti tasomaiset työpinnat, jotka ovat kulmassa 0( = 100 - 180° toisiinsa nähden. Käytettäessä tällaista napakenkien muotoa niiden ja työkappaleen välinen työtila ei ole poik-25 kileikkaukseltaan vakiosuuruinen. Magneettivuo pyrkii keskittymään kohtiin, joissa työtilan poikkileikkaus on pienin ja pitämään siten ferromagneettisen hionta-jauheen näissä kohdissa. Tämä puolestaan kasvattaa voimaa, jolla jauhe painautuu työkappaleen pintaa vas-30 ten ja tehostaa siten työstöä ja parantaa pinnan laatua. Kun kulma Oi on alle 100°, napakenkäparin sisäänsä sulkeman työkappaleen lohkon, jonka lävitse magneettivuo kulkee, pituus kasvaa ja tästä on seurauksena magneettisen induktion heikkeneminen työtilassa ja 35 työstön kärsiminen.The pole shoes preferably have substantially planar work surfaces at an angle of 0 (= 100 to 180 ° to each other). ferromagnetic abrasive powder at these points, which in turn increases the force with which the powder presses against the workpiece surface, thus enhancing machining and improving surface quality.When the angle Oi is less than 100 °, the length of the workpiece block enclosed by the pair of polar shoes passes increases and this results in a weakening of the magnetic induction in the work space and the suffering of 35 machining.

4 788554 78855

Lyhyt piirustusten kuvausBrief description of the drawings

Keksintöä selostetaan nyt yksityiskohtaisemmin sen erilaisten sovellutusmuotojen avulla, joita on esitetty oheisissa piirustuksissa.The invention will now be described in more detail by means of the various embodiments shown in the accompanying drawings.

5 Kuvio 1 on osittainen poikkileikkauskuvanto lait teesta lieriömäisten ulkopintojen sähköistä hiontaa varten.Figure 1 is a partial cross-sectional view of an apparatus for electrically grinding cylindrical outer surfaces.

Kuvio 2 on leikkauskuvanto pitkin viivaa II-II kuviossa 1.Figure 2 is a sectional view taken along line II-II in Figure 1.

10 Kuvio 3 on laitteen muunnettu sovellutusmuoto, jossa on sovitettu toinen pari napakenkiä ensimmäistä paria vastapäätä työstettävän työkappaleen toiselle puolelle.Fig. 3 is a modified embodiment of the device with a second pair of pole shoes arranged opposite the first pair on the other side of the workpiece to be machined.

Keksinnön paras toteutustapa 15 Ehdotettu laite työkappaleiden lieriömäisten ulkopintojen magneettista hiontaa varten, joka on esitetty kuviossa 1 ja 2, on tarkoitettu olennaisesti onttojen kappaleiden, kuten valssaustelojen, työstöön.Best Mode for Carrying Out the Invention The proposed apparatus for magnetic grinding of cylindrical outer surfaces of workpieces, shown in Figures 1 and 2, is intended for machining substantially hollow bodies, such as rolls.

Laitteeseen kuuluu mekanismi työkappaleen pyörit-20 tämiseksi, kuten kolmileukainen sorvin istukka (ei esi tetty) , sähkömagneettinen järjestelmä 1, jossa on napa-kengät 2 ja 3, ja käyttölaitteella 5 varustettu mekanismi 4, joka saattaa napakengät värähtelemään.The device comprises a mechanism for rotating the workpiece, such as a three-jaw lathe seat (not shown), an electromagnetic system 1 with hub shoes 2 and 3, and a mechanism 4 provided with a drive device 5 which causes the hub shoes to vibrate.

Sähkömagneettinen järjestelmä 1 muodostuu sy-25 dämestä 6, jonka päissä on napakengät 2 ja 3, jotka on kiinnitetty johteisiin 7 ja 8. Vierintälaakerit 9 ja 10 on sovitettu napakenkien 2, 3 ja sydämen 6 päätypinto-jen väliin. Käyttölaite 5 mekanismia 4 varten, jolla on napakengät 2, 3 saatetaan värähtelemään, käsittää 30 sähkömoottorin 11 ja hihnavälityksen 12. Lisäksi on (ei esitetty) mekanismi, joka syöttää sähkömagneettista järjestelmää pitkin työstettävän työkappaleen akselia ja se muodostuu esim. sorvin liukukelkasta.The electromagnetic system 1 consists of a core 6 with polar shoes 2 and 3 at its ends, which are attached to guides 7 and 8. Rolling bearings 9 and 10 are arranged between the end faces of the hub shoes 2, 3 and the core 6. The drive device 5 for a mechanism 4 having pole pieces 2, 3 made to vibrate comprises an electric motor 11 and a belt drive 12. In addition, there is a mechanism (not shown) which feeds an electromagnetic system along the axis of the workpiece and consists of e.g. a lathe slide.

5 788555 78855

Keksinnön erään ominaispiirteen mukaan mekanismi 4, jolla napakengät 2 ja 3 saatetaan värähtelemään, käsittää akselin 13, jolle on kiinnitetty epäkeskoluistit 14 ja 15 180° kiertokulmaan toistensa suhteen kiilojen 5 16 ja 17 avulla. Kummankin luistin 14 ja 15 päälle on so vitettu napakengät 2 ja 3. Napakengät 2 ja 3 sijaitsevat työstettävästä työkappaleesta työtilan 19 ja 20 suuruisen välimatkan päässä ja työtilassa on ferromagneettista hiontajauhetta (ei esitetty). Napakengissä 2 ja 3 10 on tasomaiset työpinnat 21 ja 22 ja niiden välinen kul ma on 100-180°. Napakenkien 2 ja 3 työpinnat 21 ja 22 voivat vaihtoehtoisesti olla muodoltaan lieriömäisiä ja sijaita samanakselisesti työstettävän työkappaleen 18 pinnan kanssa.According to one feature of the invention, the mechanism 4 by which the pole shoes 2 and 3 are made to vibrate comprises a shaft 13 on which eccentric slides 14 and 15 are fixed at an angle of rotation of 180 ° with respect to each other by means of wedges 5 16 and 17. Pole shoes 2 and 3 are arranged on each of the slides 14 and 15. The pole shoes 2 and 3 are located at a distance of 19 and 20 from the workpiece to be machined and have a ferromagnetic grinding powder (not shown). The pole shoes 2 and 3 10 have planar working surfaces 21 and 22 and the angle between them is 100-180 °. The working surfaces 21 and 22 of the pole shoes 2 and 3 may alternatively be cylindrical in shape and located coaxially with the surface of the workpiece 18 to be machined.

15 Kuvio 3 mukaiseen laitteeseen kuuluu lisäksi toi nen sähkömagneettinen järjestelmä 23, jossa on samoin pari napakenkiä 24 ja 25 ja oma mekanisminsa 26, jolla napakengät saatetaan värähtelemään.The device according to Figure 3 further comprises a second electromagnetic system 23, which likewise has a pair of pole shoes 24 and 25 and its own mechanism 26 for causing the pole shoes to vibrate.

Toinen sähkömagneettinen järjestelmä 23 sijait-20 see työkappaleen 18 toisella puolella vastapäätä ensim mäistä sähkömagneettista järjestelmää 1, jotta voidaan tasapainottaa napakenkien 24 ja 25 ja työkappaleen 18 välille kehittyvät vetovoimat.The second electromagnetic system 23 is located on the other side of the workpiece 18 opposite the first electromagnetic system 1 in order to balance the traction forces generated between the pole shoes 24 and 25 and the workpiece 18.

Napakengissä 24 ja 25 on työpinnat 27 ja 28, 25 jotka ovat olennaisesti suoria tai tasomaisia ja joiden välinen kulma on 100-180°.The pole shoes 24 and 25 have work surfaces 27 and 28, 25 which are substantially straight or planar and whose angle between them is 100-180 °.

Ehdotettu laite toimii seuraavalla tavalla.The proposed device works as follows.

Kiertoliike siirretään käyttölaitteen 5 sähkö-moottorilta 11 hihnavälityksen 12 avulla laitteen 4 ak-30 seliin 13 ja epäkeskoluisteihin 14 ja 15 sähkömagneet tisen järjestelmän saattamiseksi värähtelemään. Epäkes-koluistien 14 ja 15 pyöriessä napakengät 2 ja 3 värähtelevät johteissa 7 ja 8. Työkappaletta 18 pyöritetään kulmanopeudella uj . Ferromagneettista hiontajauhetta 35 (ei esitetty) on asetettu työkappaleen 18 ja napaken- 6 78855 kien 2 ja 3 välisiin tiloihin 19 ja 20 ja jauhe pyrkii värähtelemään napakenkien 2 ja 3 mukana ja painautumaan sähkömagneettisen järjestelmän indusoimien magneettisten voimien vaikutuksesta työkappaleen 18 pintaa vasten 5 ja kiillottamaan tätä pintaa.The rotational movement is transmitted from the electric motor 11 of the drive device 5 by means of a belt transmission 12 to the shaft 13 and the eccentric slides 14 and 15 of the device 4 to cause the electromagnetic system to vibrate. As the eccentric collars 14 and 15 rotate, the hub shoes 2 and 3 oscillate in the guides 7 and 8. The workpiece 18 is rotated at an angular velocity uj. A ferromagnetic abrasive powder 35 (not shown) is placed in the spaces 19 and 20 between the workpiece 18 and the pole pieces 2 and 3, and the powder tends to vibrate with the pole pieces 2 and 3 and press against the surface of the workpiece 18 under the action of magnetic forces induced by the electromagnetic system. the surface.

Kun napakenkien 2 ja 3 työpinnat 21 ja 22 ovat tasomaiset, magneettinen induktio on voimakkaimmillaan kohdissa, joissa työkappaleen ja napakenkien välinen etäisyys on tiloissa 19 ja 20 pienin, ja ferromagneet-10 tinen hiontajauhe pyrkii siten kasaantumaan ja tiivisty mään näihin kohtiin. Edellä esitetyn pohjalta tasaisten pintojen käyttö napakengissä antaa mahdollisuuden käyttää magneettivuota suuremmassa määrin työtiloissa ja kasvattaa voimaa, jolla jauhe painautuu työstettä-15 vän työkappaleen työpintaa vasten, mikä parantaa työs tön tehoa ja laatua.When the work surfaces 21 and 22 of the pole shoes 2 and 3 are planar, the magnetic induction is strongest at the points where the distance between the workpiece and the pole shoes is the smallest in the spaces 19 and 20, and the ferromagnetic grinding powder thus tends to accumulate and condense at these points. Based on the above, the use of flat surfaces in pole shoes allows the use of magnetic flux to a greater extent in workspaces and increases the force with which the powder presses against the work surface of the workpiece, which improves the efficiency and quality of the work.

Käyttämällä toista sähkömagneettista järjestelmää 23, jossa on napakengät 24 ja 25, varmistetaan, että indusoitaessa magneettivuo sähkömagneettiseen järjestel-20 mään vetoivoimat syntyvät työkappaleen 18 ja napaken kien 24 ja 25 välille. Työkappaleen 18 ja napakenkien 2, 3, 24 ja 25 väliset vetovoimat tasapainottuvat lopulta, mikä pienentää työkappaleen 18 muodonmuutosta ja helpottaa siten vähäisen jäykkyyden omaavien ontto-25 jen akseleiden magneettista hiontaa.By using a second electromagnetic system 23 with pole shoes 24 and 25, it is ensured that when inducing a magnetic flux in the electromagnetic system 20, traction forces are generated between the workpiece 18 and the pole pieces 24 and 25. The traction forces between the workpiece 18 and the hub shoes 2, 3, 24 and 25 are eventually balanced, which reduces the deformation of the workpiece 18 and thus facilitates the magnetic grinding of the hollow shafts with low rigidity.

Keksinnön mukaisella laitteella magneettista hiontaa varten voidaan huomattavasti tehostaa suurikokoisten työkappaleiden, kuten valssaustelojen, paperikoneiden akseleiden ja kemian teollisuudessa, elin-30 tarvikkeiden ja polymeerien valmistuksessa käytettä vien kiteytysrumpujen, ulkopuolisten lieriömäisten pintojen kiillotustehoa. Keksinnön mukaisella laitteella saavutetaan pieni pinnankarheus, jota luonneh-35 tii arvo R = 0,04 - 0,01 ^um.With the device according to the invention for magnetic grinding, the polishing power of the external cylindrical surfaces of large workpieces, such as rolling rolls, shafts of paper machines and crystallization drums used in the chemical industry, organ supplies and polymers, can be considerably enhanced. The device according to the invention achieves a low surface roughness, characterized by a value of R = 0.04 to 0.01.

7 788557 78855

Teollinen käyttökelpoisuusIndustrial applicability

Laite soveltuu parhaiten käytettäväksi raskaassa konepajateollisuudessa ja kemian sekä elintarviketeollisuudessa valssaustelojen, paperikoneiden ja sekoittimien 5 jne. kookkaiden akseleiden magneettiseen hiontaan.The device is best suited for use in the heavy engineering and chemical industries, as well as in the food industry for magnetic grinding of large shafts of rolling rolls, paper machines and mixers 5, etc.

Claims

8 78855

An apparatus for magnetic grinding of cylindrical outer surfaces of workpieces, comprising a mechanism for rotating a workpiece to be machined, an electromagnetic system (1) with pole shoes (2, 3) and a mechanism (4) with a drive device (5) for vibrating pole pieces, characterized by that the mechanism (4) for causing the hub shoes to vibrate comprises an axle

10 (13), on which eccentric slides (14, 15) are arranged at an angle of rotation of 180 ° with respect to each other, and hub shoes (2, 3) are arranged on each eccentric slide.

Device according to claim 1, characterized in that it is further provided with a second electromagnetic system (23) comprising a pair of pole shoes (24, 25) and its own mechanism (26) for causing these pole shoes to vibrate, this second pole piece the electromagnetic system is located opposite the first electromagnetic system (1).

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the pole shoes (2, 3 and 24, 25) have substantially planar working surfaces (21, 22 and 27, 28) which are at an angle of 100 to 180 ° to one another.