PL230989B1

PL230989B1 - Sposób doprowadzenia chłodziwa do strefy szlifowania z zastosowaniem przedłużki wrzeciona ściernicy

Info

Publication number: PL230989B1
Application number: PL418833A
Authority: PL
Inventors: Jarosław Plichta; Krzysztof Nadolny; Paweł Sutowski
Original assignee: Politechnika Koszalinska
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2019-01-31
Also published as: PL418833A1

Abstract

Sposób doprowadzenia chłodziwa do strefy szlifowania z zastosowaniem przedłużki wrzeciona ściernicy w ściernicach walcowych, przeznaczonych do szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych, na obrotowej przedłużce wrzeciona szlifierskiego (1) jest zamocowana nieruchoma tuleja (2) wraz ze złączem (8), które poprzez kanały ukształtowane we wnętrzu przedłużki wrzeciona szlifierskiego (1) dociera do ściernicy z otworami promieniowymi (5) i przez nią do strefy szlifowania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób doprowadzenia chłodziwa do strefy szlifowania z zastosowaniem przedłużki wrzeciona ściernicy w ściernicach walcowych, przeznaczonych do szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych.

Znane są rozwiązania umożliwiające doprowadzenie PCS od wnętrza ściernicy bezpośrednio do strefy styku ściernicy z przedmiotem obrabianym.

W większości znanych rozwiązań PCS podawanyjest do ściernicy lub do jej specjalnego uchwytu od czoła narzędzia. Rozwiązania te bazują na specjalnie kształtowanych korpusach ściernic, na które nakładany jest następnie nasyp ścierny lub specjalnych uchwytach (jak w patencie nr PL 209013 i PL 209014). Taki sposób podawania PCS jest szczególnie niekorzystny w procesie szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych, ponieważ przy szlifowaniu otworów o małych średnicach nie ma miejsca na przeprowadzenie przewodu doprowadzającego płyn.

W znanym rozwiązaniu umożliwiającym podawanie PCS od strony wrzeciona konieczne jest zastosowanie wrzeciona z drążonym wałem, przez którego wnętrze doprowadzana jest ciecz. Nowoczesne szybkoobrotowe elektrowrzeciona szlifierskie najczęściej nie dysponują takim rozwiązaniem konstrukcyjnym.

Istota wynalazku polega na doprowadzeniu PCS do strefy szlifowania od strony wrzeciona szlifierskiego nieruchomym przewodem poprzez złącze 8 do kanałów ukształtowanych we wnętrzu przedłużki wrzeciona szlifierskiego 1_, a następnie do wnętrza ściernicy z otworami promieniowymi 5 za pomocą specjalnej tulei 2, osadzonej nieruchomo na obracającej się przedłużce wrzeciona szlifierskiego 1_. Przedłużka wrzeciona szlifierskiego 1_ ma ukształtowany współosiowy kanał główny o większej średnicy i łączące się z nim dwa rzędy kanałów o mniejszej średnicy, rozmieszczonych promieniowo. Jeden rząd kanałów doprowadzających chłodziwo umieszony jest pod tuleją 2 a drugi rząd kanałów odprowadzających chłodziwo umieszczony jest pod ściernicą z otworami promieniowymi 5. Przedłużka wrzeciona szlifierskiego 1_ ma specjalnie ukształtowaną geometrię części osadczej ściernicy w formie obwodowego zagłębienia, które pełni rolę bufora, umożliwiającego równomierne docieranie chłodziwa do wewnętrznej powierzchni walcowej ściernicy z otworami promieniowymi 5. Obroty wrzeciona szlifierskiego powodują poruszanie się cząsteczek PCS po torze krzywoliniowym, co powoduje powstawanie siły odśrodkowej F_c, która wypycha chłodziwo na zewnątrz ściernicy. Tuleja 2 ustalona jest w swojej pozycji względem przedłużki wrzeciona szlifierskiego 1_ za pomocą pierścienia Segera 4. PCS jest podawana do tulei 2 pod ciśnieniem za pomocą przewodu połączonego ze złączem 8. Szczelność połączenia tulei 2 z przedłużką wrzeciona szlifierskiego 1_ zapewniają dwa uszczelniacze typu O-ring 3. Na końcu przedłużki wrzeciona szlifierskiego 1_ znajduje się tuleja dystansowa 6 oraz nakrętka dociskowa 7 mocująca ściernicę z otworami promieniowymi 5. Ściernica ma ukształtowane kanały promieniowe umożliwiające wypływanie PCS na jej obwodzie. Możliwe jest również zastosowanie ściernicy bez kanałów, w przypadku gdy charakteryzuje się ona dużą otwartością struktury, zapewniającą wypływ PCS.

Ponieważ opracowana konstrukcja wynalazku stanowi układ naczyń połączonych otwartych, warunkiem zapewnienia ciągłego przepływu PCS jest warunek zapewnienia średniej prędkości przepływu w kolejnych przekrojach, który zapisano jako zależność (1):

Av = consf = Q = Ąv,’ + ^2+- + ΛΧ = Λ^νι +...+ ΧΧ gdzie: A - pole przekrój strugi, v- średnia prędkość przepływu w danym przekroju, Q - natężenie przepływu strugi. Na rysunku (fig. 1) przedstawiono schematycznie konstrukcję przedłużki wrzeciona szlifierskiego jako naczyń połączonych, gdzie fig. 1a przedstawia przekrój w układzie płaskim, a fig. 1b układ przestrzenny.

Równanie ciągłości cieczy obowiązuje dla kilku strug ze sobą połączonych (otwory wpływowe, kanał główny i otwory wypływowe). W wynalazku struga PCS o przekroju A i o średnicy d rozdziela się na wiele strug o przekrojach Α'ι, Α'ς, A'3 oraz A'4, w których średnie prędkości cząsteczek cieczy wynoszą odpowiednio: ν'1, ν'2, oraz ν'4. Następnie strugi te łączą się w jedną o średnicy A i prędkości v. Wypływając z komory przedłużki wrzeciona szlifierskiego 1 w kierunku ściernicy z otworami promieniowymi 5 i jej kanałów, struga ponownie rozdziela się na wiele strug o przekrojach Αι, Ας, A3 oraz A'4 i prędkościach vi, v2, v3 oraz v4.

PL 230 989 Β1

W wynalazku PCS podawany jest prostopadle do osi wirującej przedłużki wrzeciona szlifierskiego 1, przez co ciśnienie cieczy musi być większe od siły odśrodkowej wytworzonej przez obroty wrzeciona szlifierskiego. Dostarczenie PCS do kanału współosiowego w przedłużce wrzeciona szlifierskiego 1, przez który ciecz jest transportowana do kanałów wylotowych, a stamtąd do kanałów ściernicy, zagwarantowano wyznaczając charakterystykę prędkość obrotowa - minimalne ciśnienie cieczy.

W zależności od prędkości obrotowej n wrzeciona szlifierki, średnicy d, po której muszą poruszać się cząsteczki PCS o masie m wewnątrz przedłużki wrzeciona szlifierskiego 1 z prędkością v, wartości siły odśrodkowej F_c są zróżnicowane. W tabeli 1 (tab. 1) przedstawiono przykładowe wartości siły odśrodkowej i minimalnego ciśnienia PCS, w zależności od obrotów wrzeciona szlifierki, wymagane w konstrukcji wynalazku.

Tabela 1

Przykładowe wartości siły odśrodkowej i minimalnego ciśnienia PCS w zależności od obrotów wrzeciona szlifierki wymagane do realizacji wynalazku

n, obr,/min	500	5000	20000	25000
d, mm	5	5	5	5
m, kg	0,001	0,001	0,001	0,001
m/s	0,1309	1,3089	5,2359	6,5449
Fc,N	0,0068	0,6854	10,9662	17,1347
Pmint	698	69 813	11 170 011	1 745 329

Prędkość obwodowa v, dla danej prędkości obrotowej n wrzeciona szlifierki obliczana jest na podstawie zależności (2):

_ odn · 1000 , (2) natomiast wartość siły odśrodkowej na podstawie zależności (3):

Na podstawie zależności (2) i (3) wyznaczono potęgową funkcję regresji opisującą zależność między obrotami wrzeciona n a siłą odśrodkową F_c, dla wynalazku i przedstawiono jej przebieg na rysunku (fig. 2).

Wraz ze zwiększaniem siły odśrodkowej F_c wprost proporcjonalnie zwiększa się wymagane ciśnienie p płynu chłodząco-smarującego poddawanego przez układ hydrauliczny. W przypadku ciśnienia regulowanego w skali barowej, jest to relacja wynosząca około 1:1, co przedstawiono na rysunku (fig. 3).

Zależność między wymaganym ciśnieniem p płynu chłodząco-smarującego a stosowanymi obrotami wrzeciona szlifierki n przedstawiono na rysunku (fig. 4) oraz określono funkcją potęgową (4):

Pmin = 27,4156- 1O⁹ n² (4)

Wynalazek umożliwia łatwe we wdrożeniu podawanie płynu chłodząco-smarującego do wnętrza ściernicy, a stamtąd bezpośrednio do strefy szlifowania. Umożliwia wykorzystanie wszystkich zalet chłodzenia odśrodkowego, takich jak minimalizacja wydatku PCS oraz poprawa stanu warstwy wierzchniej powierzchni po szlifowaniu, przy zapewnieniu podawania płynu od strony wrzeciona ściernicy. Nie wymaga stosowania specjalnych wrzecion szlifierskich. Możliwy jest do zastosowania zarówno ze ścierni4

PL 230 989 B1 cami z ukształtowanymi kanałami doprowadzającymi PCS do strefy szlifowania, jak też z użyciem ściernic konwencjonalnych o otwartej strukturze - PCS doprowadzana do strefy szlifowania poprzez pory ściernicy. Wynalazek może być zastosowany do obwodowego szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych w procesach, w których szczególnie trudno podać PCS inną drogą, np. z powodu małej średnicy szlifowanego otworu. Może być również szczególnie przydatny w procesach szlifowania materiałów wrażliwych na wpływ podwyższonej temperatury, oraz przy obróbce materiałów trudno skrawalnych. Wynalazek przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 5 przedstawia widok ogólny narzędzia ściernego, fig. 6 przedstawia przekrój osiowy narzędzia ściernego, fig. 7 przedstawia elementy składowe narzędzia ściernego w widoku złożeniowym, fig. 8 przedstawia przekrój osiowy narzędzia ściernego w widoku złożeniowym. W przykładzie wykonania zastosowano małogabarytową ściernicę z otworami promieniowymi 5 do obwodowego szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych, odznaczającą się kanałami doprowadzającymi PCS rozłożonymi w dwóch rzędach. Kanały te mogą być kształtowane podczas procesu wytwarzania ściernicy (formowane w specjalnej formie) lub wykonywane jako modyfikacja ściernicy handlowej za pomocą wysokoskoncentrowanego strumienia energii (np. strumień lasera, wysokociśnieniowa struga wodna lub wodno-ścierna).

W przedstawionym przykładzie wykonania wynalazku uwzględniono współpracę przedłużki wrzeciona z wrzecionem szlifierskim typu SWBL 60.250 produkcji Fabryki Łożysk Tocznych - Kraśnik SA (Polska). W prezentowanym przykładzie wykonania płyn chłodząco-smarujący doprowadzany jest przewodem do złącza 8 (np. typu QSL-F-M5-6 produkcji firmy Festo AG & Co. KG, Niemcy) i poprzez tuleję 2 (wykonaną np. z tarazytu) dostaje się do kanału głównego, leżącego dokładnie w osi przedłużki wrzeciona szlifierskiego i wykonanej z jednego kawałka materiału (np. ze stali nierdzewnej) i dalej do ściernicy z otworami promieniowymi 5, a następnie kanałami w ściernicy do strefy szlifowania. Na końcu przedłużki wrzeciona szlifierskiego 1 znajduje się tuleja dystansowa 6 oraz nakrętka dociskowa 7 mocujące ściernicę z otworami promieniowymi 5 na przedłużce 1. Aby możliwe było doprowadzenie PCS przewodem do wirującej z dużą prędkością obrotową przedłużki wrzeciona szlifierskiego 1, złącze 8 oraz tuleja 2 są nieruchome i ustalone na przedłużce wrzeciona szlifierskiego 1 za pomocą pierścienia Segera 4 (np. DIN 471-024). Szczelność układu zapewniają dwa uszczelniacze typu O-ring 3 (n24/3 mm, materiał: kauczuk perfluorowy) umieszczone pomiędzy przedłużką wrzeciona szlifierskiego 1a tuleją 2. W przykładzie wykonania wynalazku tuleję wykonano na pasowanie F8/h7, co zapewnia uzyskanie połączenie na nieznaczny luz z przedłużką wrzeciona szlifierskiego 1.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób doprowadzenia chłodziwa do strefy szlifowania z zastosowaniem przedłużki wrzeciona ściernicy w ściernicach walcowych, przeznaczonych do szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych, znamienny tym, że na obrotowej przedłużce wrzeciona szlifierskiego (1) jest zamocowana nieruchoma tuleja (2) wraz ze złączem (8), które poprzez kanały ukształtowane we wnętrzu przedłużki wrzeciona szlifierskiego (1) dociera do ściernicy z otworami promieniowymi (5) i przez nią do strefy szlifowania.
2. Sposób doprowadzenia chłodziwa do strefy szlifowania z zastosowaniem przedłużki wrzeciona ściernicy w ściernicach walcowych, przeznaczonych do szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych, wg zastrz. 1, znamienny tym, że przedłużka wrzeciona szlifierskiego (1) ma ukształtowany współosiowy kanał główny o większej średnicy i łączące się z nim dwa rzędy kanałów o mniejszej średnicy, rozmieszczonych promieniowo, jeden rząd kanałów doprowadzających chłodziwo umieszonych pod tuleją (2) i drugi rząd kanałów odprowadzających chłodziwo umieszczonych pod ściernicą z otworami promieniowymi (5).
3. Sposób doprowadzenia chłodziwa do strefy szlifowania z zastosowaniem przedłużki wrzeciona ściernicy w ściernicach walcowych, przeznaczonych do szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych, wg zastrz. 1 i 2, znamienny tym, że chłodziwo podawane jest do złącza (8) pod ciśnieniem roboczym zwiększającym się wraz ze zwiększaniem prędkości obrotowej narzędzia wrzeciona szlifierskiego.
4. Sposób doprowadzenia chłodziwa do strefy szlifowania z zastosowaniem przedłużki wrzeciona ściernicy w ściernicach walcowych, przeznaczonych do szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych, wg zastrz. 1, 2, 3, znamienny tym, że przedłużka wrzeciona szliPL 230 989 Β1 fierskiego (1) ma specjalnie ukształtowaną geometrię części osadczej ściernicy w formie obwodowego zagłębienia, które pełni rolę bufora, umożliwiającego równomierne docieranie chłodziwa do wewnętrznej powierzchni walcowej ściernicy z otworami promieniowymi (5).
5. Sposób doprowadzenia chłodziwa do strefy szlifowania z zastosowaniem przedłużki wrzeciona ściernicy w ściernicach walcowych, przeznaczonych do szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych, wg zastrz. 1,2, 3 i 4, znamienny tym, że chłodziwo może być doprowadzane do strefy szlifowania przy użyciu ściernic konwencjonalnych o otwartej strukturze umożliwiającej przepływ chłodziwa lub przy zastosowaniu ściernic z ukształtowanymi kanałami otworami promieniowymi.