RU2121426C1

RU2121426C1 - Grinding device

Info

Publication number: RU2121426C1
Application number: RU96121166A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Степанов; Б.И. Афонасьев; Г.В. Барсуков; М.Ф. Селеменев
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; interrupted grinding of blanks at heat flow control in abrasive machining of workpieces liable to forming such defects as burns and microcracks. SUBSTANCE: device has hub and spring screw-shaped working body with abrasive layer which can be axially shifted by means of axial feed and locking mechanisms. Axial slot is made in hub, and each coil of working body has fitted through axial slot of hub into ring slots of tracer discretely by axial feed mechanism. The latter has rotating spring-loaded ratchet wheel engaging at one side through splined joint with tracer and at other side with fixed and pushing ratchet wheels by means of end face teeth. Pushing ratchet wheel is installed for axial displacement in fixed ratchet wheel being limited at one side by bead of hub threaded bushing and at other side, by compression spring. Locking mechanism is made in form of spring-loaded conical plate with conical slot located in conical slot of peripheral part of hub where and conical head of attachment screw are located. Attachment screw is secured on end of spring screw-shaped body. EFFECT: possibility of discrete control of coil tiling angle to provide vibration of cutting zone and increase strength of tool at preservation of advantages of interrupted grinding process. 3 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к абразивной обработке материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и микротрещин для осуществления прерывистого шлифования заготовок с регулированием теплового потока, и может быть использовано на машиностроительных предприятиях для эффективной черновой и чистовой обработки заготовок абразивными кругами. The invention relates to abrasive processing of materials predisposed to defect formation in the form of burns and microcracks for intermittent grinding of workpieces with heat flow control, and can be used at engineering enterprises for effective roughing and finishing of workpieces with abrasive wheels.

Известно устройство для шлифования в виде абразивного инструмента, состоящего из корпуса с двумя сопрягаемыми посредством впадин и выступов сегментной формы на торцовых поверхностях абразивосодержащими частями, установленными с возможностью относительного перемещения и узла регулирования высоты инструмента, причем одна из сопрягаемых абразивосодержащих частей размещена неподвижно относительно корпуса, а другая выполнена с проточками цилиндрической формы на наружной торцовой поверхности, при этом инструмент снабжен тарельчатыми пружинами, каждая из которых размещена в проточке в контакте с корпусом [1]. A device for grinding in the form of an abrasive tool, consisting of a body with two mating by means of depressions and protrusions of a segmented shape on the end surfaces of the abrasive parts installed with relative movement and the site for adjusting the height of the tool, and one of the mating abrasive parts is stationary relative to the body, and the other is made with grooves of cylindrical shape on the outer end surface, while the tool is equipped with dish-shaped springs, each of which is placed in the groove in contact with the housing [1].

Недостатками этого устройства является сложность и длительность ручного регулирования профиля инструмента в радиальном и осевом направлениях, невысокая режущая и размерная стойкость абразивного круга, что приводит к образованию прижогов и микротрещин на обрабатываемой поверхности. The disadvantages of this device are the complexity and duration of manual adjustment of the tool profile in the radial and axial directions, low cutting and dimensional resistance of the abrasive wheel, which leads to the formation of burns and microcracks on the treated surface.

В качестве прототипа было выбрано устройство для шлифования, выполненное в виде ступицы и винтообразного рабочего органа с абразивным слоем, установленного на ступице с возможностью осевого смещения посредством элементов подачи и фиксации с помощью установленных в осевых пазах гаек и связанных с ними винтов с коническими втулками, причем втулки установлены в контакте с боковыми поверхностями T-образных пазов и коническими рабочими частями отверстий рабочего органа [2]. As a prototype, a grinding device was chosen, made in the form of a hub and a screw-like working body with an abrasive layer mounted on the hub with the possibility of axial displacement by means of feeding and fixing elements using nuts and associated screws with tapered bushings installed in axial grooves, moreover the bushings are installed in contact with the lateral surfaces of the T-shaped grooves and the conical working parts of the openings of the working body [2].

Недостатки этого устройства следующие: нет возможности применять стандартные шлифовальные круги; устройство сложно в изготовлении, особенно проблематично изготавливать винтообразный корпус с абразивосодержащим слоем; не эффективно работает шлифовальный инструмент вследствие движения абразивных зерен по следу предыдущих. The disadvantages of this device are as follows: there is no way to use standard grinding wheels; the device is difficult to manufacture, it is especially problematic to produce a screw-shaped case with an abrasive-containing layer; the grinding tool does not work effectively due to the movement of abrasive grains along the trail of the previous ones.

Заявляемое изобретение решает задачу повышения качества и эффективности шлифования заготовок из материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и трещин. The claimed invention solves the problem of improving the quality and efficiency of grinding workpieces from materials predisposed to defect formation in the form of burns and cracks.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем ступицу и расположенный на ней пружинный винтообразный рабочий корпус с абразивным слоем, связанный с механизмами осевой подачи и фиксации, причем оно снабжено размещенным в ступице, с возможностью дискретного вращения вокруг центральной оси и связанным с механизмом осевой подачи копиром с кольцевыми пазами и закрепленными в каждом витке рабочего корпуса штифтами, проходящими сквозь выполненный в ступице осевой паз и входящими в кольцевые пазы копира, механизм осевой подачи выполнен в виде связанного с упомянутым копиром посредством шлицев подпружиненного храпового колеса, установленного с возможностью вращения и взаимодействия торцовыми зубьями с неподвижным и подпружиненным толкающим храповыми колесами, последнее из которых размещено внутри неподвижного колеса с возможностью относительного осевого перемещения через шлицевое соединение и контакта с буртиком резьбовой втулки, расположенной на ступице, механизм фиксации выполнен в виде расположенной в коническом пазу периферийной части ступицы подпружиненной конической планки, имеющей конический паз, в котором размещен клин и коническая головка крепежного винта, закрепленного на конце пружинного винтообразного корпуса. This is achieved by the fact that in the device containing the hub and located on it a spring-shaped screw-shaped working case with an abrasive layer, connected with the mechanisms of axial feeding and fixing, and it is provided with a disc located in the hub, with the possibility of discrete rotation around the central axis and connected with the axial feeding mechanism a copier with annular grooves and pins fixed in each turn of the working case passing through the axial groove made in the hub and entering the copier's annular grooves, the axial feed mechanism is made in ide associated with the said copier by means of splines of a spring-loaded ratchet wheel, mounted with the possibility of rotation of the front teeth with a fixed and spring-loaded pushing ratchet wheels, the latter of which is placed inside the fixed wheel with the possibility of relative axial movement through the splined connection and contact with the shoulder of the threaded sleeve located on the hub, the locking mechanism is made in the form of a peripheral part of the hub located in a conical groove spring-loaded to onic strips having a conical groove in which the wedge and conical head of the fixing screw are mounted, fixed at the end of the spring screw housing.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показано устройство для шлифования в разрезе, вид сбоку; на фиг. 2 - устройство для шлифования в сомкнутом состоянии винтообразного корпуса; на фиг. 3 - в разомкнутом состоянии с максимальным шагом винтообразного корпуса; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 5, 6, 7 - выносной элемент Б на фиг. 2 в различных положениях храповых колес, осуществляющих вращение копира; на фиг. 8 - сечение В-В на фиг. 3 повернуто; на фиг. 9 - сечение Г-Г на фиг. 8. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a sectional grinding apparatus, side view; in FIG. 2 - a device for grinding in the closed state of the helical body; in FIG. 3 - in the open state with a maximum pitch helical body; in FIG. 4 - section AA in FIG. one; in FIG. 5, 6, 7 - remote element B in FIG. 2 in various positions of the ratchet wheels engaged in the rotation of the copier; in FIG. 8 is a section BB in FIG. 3 rotated; in FIG. 9 is a section GG in FIG. eight.

Устройство для шлифования состоит из ступицы 1 с буртиком 2, осевым пазом 3, коническим отверстием 4 для установки на шпинделе и резьбовой шейки 5 для крепления на шпинделе станка, пружинного винтообразного корпуса 6 с абразивосодержащим слоем 7 и штифтами 8, которые проходят через осевой паз 3 и входят в кольцевые пазы 9 копира 10, который вставлен в ступицу 1 с гарантированным зазором и имеет возможность вращения относительно центральной оси, с внутренними шлицами 11. Механизм осевой подачи винтообразного корпуса 6, состоит из дискретно вращающегося храпового колеса 12 с торцовыми зубьями 13 и шлицами 14, неподвижного храпового колеса 15 с торцовыми зубьями 16 и шлицевым отверстием 17, толкающего храпового колеса 18 с торцовыми зубьями 19 и шлицами 20. Храповое колесо 18 ограничено в осевом движении буртиком 21 резьбовой втулки 22, которая закреплена на ступице 1, и поджата пружиной 23. Вращающееся храповое колесо 12 прижато торцевыми зубьями 13 к торцовым зубьям 16 неподвижного храпового колеса 15 пружиной 24. На резьбовой шейке храпового колеса 18 установлена крышка 25 с выступающей сферической поверхностью 26 в центре для уменьшения трения при контакте с упором (на фиг. 1 не показан). Механизм фиксации состоит из конической планки 27, расположенной в коническом пазу 28 (фиг. 8) периферийной части ступицы 1, с коническим пазом 29 и клином 30, крепежного винта 31 с конической головкой 32, закрепленного на конце пружинного винтообразного рабочего корпуса 6 гайкой 33, и пружины 34 (фиг. 9), создающей усилие фиксации. The grinding device consists of a hub 1 with a shoulder 2, an axial groove 3, a tapered hole 4 for mounting on a spindle and a threaded neck 5 for mounting on a machine spindle, a spring screw housing 6 with an abrasive layer 7 and pins 8 that pass through the axial groove 3 and enter into the annular grooves 9 of the copier 10, which is inserted into the hub 1 with a guaranteed clearance and can rotate relative to the central axis, with internal slots 11. The axial feed mechanism of the screw-shaped housing 6, consists of a discretely rotating idle ratchet wheel 12 with end teeth 13 and splines 14, a fixed ratchet wheel 15 with end teeth 16 and a spline hole 17, a pushing ratchet wheel 18 with end teeth 19 and splines 20. The ratchet wheel 18 is axially limited by the shoulder 21 of the threaded sleeve 22, which is fixed on the hub 1, and is preloaded by a spring 23. The rotating ratchet wheel 12 is pressed by the end teeth 13 to the end teeth 16 of the fixed ratchet wheel 15 by the spring 24. A cover 25 with a spherical protrusion is mounted on the threaded neck of the ratchet wheel 18 rhnostyu 26 in the center to reduce friction during contact with the stop (FIG. 1 not shown). The locking mechanism consists of a conical plate 27 located in a conical groove 28 (Fig. 8) of the peripheral part of the hub 1, with a conical groove 29 and a wedge 30, a fixing screw 31 with a conical head 32, fixed on the end of the spring screw-shaped working case 6 with a nut 33, and a spring 34 (Fig. 9), creating a locking force.

Устройство собирается следующим образом. На ступицу 1 устанавливается пружинный винтообразный корпус 6, с предварительно закрученными в каждый виток штифтами 8. Один конец корпуса 6 закрепляется винтом 35 к буртику 2 ступицы 1. Затем вставляется копир 10, таким образом, чтобы штифты 8 попали в пазы 9 копира 10 и шлицевое отверстие копира было обращено в сторону глухого отверстия ступицы. Вслед вставленной в отверстие копира 10 пружины 24 в шлицевое отверстие 11 вставляется вращающееся храповое колесо 12. Предварительно сжав пружину 24, в ступицу 1 закручивается неподвижное храповое колесо 15. The device is assembled as follows. A spring screw-shaped housing 6 is installed on the hub 1, with pins 8 pre-screwed into each turn. One end of the housing 6 is fixed with a screw 35 to the collar 2 of the hub 1. Then the copier 10 is inserted so that the pins 8 fall into the grooves 9 of the copier 10 and the spline the copier hole was turned towards the blind hub hole. Following inserted into the hole of the copier 10 of the spring 24, a rotating ratchet wheel 12 is inserted into the spline hole 11. After compressing the spring 24, the fixed ratchet wheel 15 is twisted into the hub 1.

Резьбовая втулка 22, с одетыми на нее толкающим храповым колесом 18 и пружиной 23 закручивается на ступицу 1, таким образом, чтобы шлицевые выступы 20 попали в шлицевые впадины отверстия 17 неподвижного храпового колеса 15. В конце сборки на резьбовую шейку храпового колеса 18 закручивают крышку 25, воспринимающую на себя усилие давления упора. The threaded sleeve 22, with the pushing ratchet wheel 18 and the spring 23 on it, is screwed onto the hub 1, so that the spline protrusions 20 fall into the spline hollows of the hole 17 of the fixed ratchet wheel 15. At the end of the assembly, screw the cap 25 onto the threaded neck of the ratchet wheel 18 perceiving the pressure force of the stop.

Работа, автоматическое изменение и регулирование шага витков устройства для шлифования осуществляется следующим образом. Work, automatic change and regulation of the pitch of the turns of the device for grinding is as follows.

К собранному и уставленному на шпинделе шлифовального станка устройству через определенное время работы или через каждый двойной ход стола подводят упор (на фигурах не показан), который давит на сферический центральный выступ 26 крышки 25. В результате этого толкающее храповое колесо 18 зубьями 19 передает давление на зубья 13 и перемещает в осевом направлении храповое колесо 12, выводя их из зацепления с зубьями 16 неподвижного храпового колеса 15. На фиг. 5 показан момент вывода. Скользя по наклонным боковым поверхностям зубьев 19, вращающееся храповое колесо 12 поворачивается на угол
α/2 = 360/2Z, (1)
где
Z - число зубьев храпового колеса.After a certain working time or through each double stroke of the table, a stop (not shown in the figures) is brought to the device assembled and installed on the spindle of the grinding machine, which presses on the spherical central protrusion 26 of the cover 25. As a result, the pushing ratchet wheel 18 with its teeth 19 transfers pressure to the teeth 13 and axially moves the ratchet wheel 12, disengaging them from the teeth 16 of the fixed ratchet wheel 15. In FIG. 5 shows the moment of withdrawal. Sliding along the inclined lateral surfaces of the teeth 19, the rotating ratchet wheel 12 is rotated by an angle
α / 2 = 360 / 2Z, (1)
Where
Z is the number of teeth of the ratchet wheel.

При этом вершины 1, 2, 3, 4, 5 и т.д. (фиг. 6) зубьев 13 храпового колеса 12 повернутся на величину дуги равной половине шага t относительно 1H, 2H, 3H, 4H, 5H и т.д. зубьев 16 неподвижного храпового колеса 15. При отходе толкающего храпового колеса 18 (движение справа налево см. фиг. 7) зубья 13 колеса 12 входят в контакт с зубьями 16 неподвижного храпового колеса 15 и под действием пружины 24 колесо 12 с копиром 10 поворачиваются на угол α/2. Таким образом, за один нажим копир 10 повернется на угол α = 360/Z. (2)
При этом витки пружинного винтообразного рабочего корпуса 6 сместятся в осевом направлении на величину
P = 2P_в/Z,
где
P_в - шаг витка рабочего корпуса 6.In this case, the vertices 1, 2, 3, 4, 5, etc. (Fig. 6) of the teeth 13 of the ratchet wheel 12 will rotate by an arc equal to half the pitch t with respect to 1H, 2H, 3H, 4H, 5H, etc. teeth 16 of the fixed ratchet wheel 15. When the pushing ratchet wheel 18 moves away (from right to left, see Fig. 7), the teeth 13 of the wheel 12 come into contact with the teeth 16 of the fixed ratchet wheel 15 and, under the action of the spring 24, the wheel 12 with the copier 10 rotates through an angle α / 2. Thus, in one press, the copier 10 will rotate through an angle α = 360 / Z. (2)
In this case, the coils of the spring screw-shaped working case 6 are displaced in the axial direction by an amount
P = 2P _in / Z,
Where
P _in - step of the turn of the working housing 6.

За Z/2 нажатий упором на толкающее храповое колесо 18 копир 10 сделает пол-оборота, а витки 6 переместятся в осевом направлении на величины шага P. За Z нажатий - копир сделает один оборот, а витки сомкнутся. Одновременно с работой механизма осевой подачи в работу вступает механизм фиксации. Упор (на фигурах не показан) воздействует на планку 27, перемещая ее, при этом пружина 34 (см. фиг. 9) сжимается. Кроме того, клин 30 освобождает коническую головку 32 винта 31, давая свободное перемещение концу пружинного винтообразного корпуса 6. По окончании воздействия упора на планку 27 она клином 30 фиксирует винт 31 и конец корпуса 6, под действием пружины 34. Выбор числа зубьев храповых колес Z следует производить с учетом среднего расстояния между выступами микронеровностей, сформированных абразивными зернами. Для того чтобы зерна витков не попадали в ранее прорезанные риски - царапины, зерна, а следовательно витки рабочего корпуса 6, должны перемещаться на половину среднего расстояния между ними L_ср/2. Это условие соблюдается, если
Z = 4P_в/(n•L_ср),
где
n - любое целое число.For Z / 2 clicks, focusing on the pushing ratchet wheel 18, the copier 10 will make half a turn, and the turns 6 will move axially by step values P. For Z clicks, the copier will make one turn, and the turns will close. Simultaneously with the operation of the axial feed mechanism, the locking mechanism enters into operation. The emphasis (not shown in the figures) acts on the bar 27, moving it, while the spring 34 (see Fig. 9) is compressed. In addition, the wedge 30 releases the conical head 32 of the screw 31, allowing free movement of the end of the spring screw housing 6. After the end of the abutment acts on the bar 27, the wedge 30 fixes the screw 31 and the end of the housing 6 under the action of the spring 34. Selecting the number of teeth of the ratchet wheels Z should be made taking into account the average distance between the protrusions of microroughness formed by abrasive grains. In order for the grain of the coils not to fall into the previously cut through risks - scratches, grains, and therefore the coils of the working case 6, must move half the average distance between them L _sr / 2. This condition is met if
Z = 4P _in / (n • L _sr ),
Where
n is any integer.

Устройство для шлифования может работать как с постоянным оптимальным для данного труднообрабатываемого материала шагом витков рабочего корпуса, так и с изменяющимся - с каждым двойным ходом. The grinding device can work both with a constant optimum pitch of turns of the working case for a given difficult-to-process material, and with a changing one - with each double stroke.

Устройство для шлифования может найти применение на любых металлобрабатывающих предприятиях, занимающихся шлифованием труднообрабатываемых материалов, и позволяет в результате автоматического изменения шага витков повысить производительность обработки за счет оптимизации теплонапряженности процесса при обработке различных материалов и качества процесса за счет реализации принципа неповторяющегося следа путем подбора величины элементарного осевого смещения витков с учетом среднего расстояния между выступами микронеровностей, сформированных абразивными зернами. Это дает возможность повысить режущую способность рабочего корпуса с абразивным слоем и значительно улучшить шероховатость обработанных поверхностей. The grinding device can be used at any metalworking enterprises engaged in grinding hard-to-work materials, and as a result of automatically changing the pitch of the turns, it is possible to increase the processing productivity by optimizing the heat stress of the process when processing various materials and the quality of the process by implementing the principle of a non-repeating trace by selecting the elementary axial value displacement of the turns, taking into account the average distance between the protrusions of microroughnesses, formed by abrasive grains. This makes it possible to increase the cutting ability of the working body with an abrasive layer and significantly improve the roughness of the treated surfaces.

Предлагаемое устройство для шлифования позволяет дискретно регулировать угол наклона витков, обеспечивая колебание зоны резания, которое в свою очередь предотвращает прижоги и появление микротрещин, увеличивает стойкость инструмента с сохранением преимуществ процесса прерывистого шлифования. Его применение позволяет увеличить производительность с одновременным улучшением качества за счет повышения режимов обработки благодаря колебанию зоны резания и увеличению жесткости конструкции. Кроме того, производительность обработки повышается в 1,7 - 2 раза за счет исключения операции получистового шлифования благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1 - 2 класса. При этом расход абразивного инструмента снижается на 30 процентов. The proposed device for grinding allows you to discretely adjust the angle of inclination of the turns, providing oscillation of the cutting zone, which in turn prevents burns and the appearance of microcracks, increases the tool life while maintaining the advantages of the intermittent grinding process. Its application allows to increase productivity with simultaneous improvement of quality due to increase of processing modes due to oscillation of the cutting zone and increase in structural rigidity. In addition, the processing productivity is increased by 1.7 - 2 times due to the exclusion of the operation of semi-grinding due to the improvement of surface roughness by 1 - 2 classes. At the same time, the consumption of an abrasive tool is reduced by 30 percent.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. А.с. СССР N 1645125, B 24 D 17/00, 1991.Sources of information taken into account during the examination:
1. A.S. USSR N 1645125, B 24 D 17/00, 1991.

2. А.с. СССР N 1516332, B 24 D 5/00, 17/00, 1989 - прототип. 2. A.S. USSR N 1516332, B 24 D 5/00, 17/00, 1989 - prototype.

Claims

1. A device for grinding, comprising a hub and a spring-shaped screw housing with an abrasive layer located on it, connected with axial feeding and fixing mechanisms, characterized in that it is provided with a discrete rotation around the central axis and connected with the axial feeding mechanism a copier with annular grooves and pins fixed in each turn of the working case, passing through an axial groove made in the hub and entering into the annular grooves of the copier.

2. The device according to claim 1, characterized in that the axial feed mechanism is made in the form of a spring-loaded ratchet connected to the said copier by means of slots of a spring-mounted ratchet mounted with the possibility of rotation and interaction of the end teeth with the fixed and spring-loaded pushing ratchet wheels, the last of which is located inside the fixed wheels with the possibility of relative axial movement through the spline connection and contact with the shoulder of the threaded sleeve located on the hub.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the locking mechanism is made in the form of a peripheral part of the hub of a spring-loaded conical strip located in a conical groove, having a conical groove in which a wedge and a conical head of a fixing screw are mounted, fixed to the end of a spring screw housing .