RU2146600C1

RU2146600C1 - Grinding wheel fastening device

Info

Publication number: RU2146600C1
Application number: RU98120071A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Степанов; Б.И. Афонасьев; В.В. Бородин
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2000-03-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device may be used for vibration grinding of different materials difficult to work. The device has body, pressure flange, adapter flange with bead and two slanting washers designed to position grinding wheel at an angle to plane of rotation. Torsion bushing is arranged between body and adapter flange coaxially with them. Use of torsion bushing and positioning of grinding wheel at an angle make it possible to do without separate vibration mechanism with special drive. EFFECT: simplified and reliable construction. 6 dwg

Description

Изобретение относится к станкостроению, обработке абразивным инструментом и может быть использовано при скоростном и глубинном шлифовании различных трудношлифуемых материалов, склонных к прижогам. The invention relates to machine tool industry, machining with an abrasive tool and can be used for high-speed and deep grinding of various hard-grinding materials, prone to burns.

Известно устройство для закрепления шлифовального круга, которое состоит из переходного и прижимного фланцев, соединенных между собой винтами через сферическое разрезное кольцо [1]. При этом на круге и прижимном фланце сделаны сферические пояски, позволяющие повернуть круг на острый угол относительно плоскости вращения, вызывая тем самым осцилляцию зоны контакта инструмента с заготовкой. A device for fixing the grinding wheel, which consists of a transition and clamping flanges, interconnected by screws through a spherical split ring [1]. In this case, spherical belts are made on the circle and the clamping flange, which make it possible to rotate the circle by an acute angle relative to the plane of rotation, thereby causing oscillation of the contact zone of the tool with the workpiece.

Недостатком устройства является то, что осцилляция зоны резания не вызывает колебаний круга и не оказывает влияния на формообразование рельефа обрабатываемой поверхности, недостаточно снижает микрорельеф обрабатываемой поверхности, не обеспечивает улучшение физико-механических износоустойчивых свойств поверхностного слоя материала заготовки и не предотвращает появление прижогов и микротрещин трудношлифуемых сталей и сплавов. The disadvantage of this device is that the oscillation of the cutting zone does not cause fluctuations in the circle and does not affect the formation of the relief of the processed surface, does not sufficiently reduce the microrelief of the processed surface, does not improve the physicomechanical wear-resistant properties of the surface layer of the workpiece material, and does not prevent the occurrence of burns and microcracks of hard to grind steels and alloys.

В качестве прототипа и наиболее близкое к предлагаемому выбрано известное устройство в виде планшайбы для крепления шлифовального круга, состоящее из двух прижимных фланцев, между которыми устанавливается инструмент [2]. Причем в средней части одного из фланцев, выполненной в виде наружной и внутренней поверхностей гиперболоидов вращения, имеются упругие элементы, образованные продольными пазами. As a prototype and closest to the proposed device, a well-known device in the form of a face plate for attaching the grinding wheel, consisting of two clamping flanges, between which the tool is installed [2], was selected. Moreover, in the middle part of one of the flanges, made in the form of the outer and inner surfaces of the rotation hyperboloids, there are elastic elements formed by longitudinal grooves.

Недостатками известного устройства является невозможность возбуждения циклических колебаний по причине отсутствия переменной по величине силы, циклически воздействующей на упругие элементы. Вследствие физических процессов, происходящих в зоне контакта шлифовального круга с обрабатываемой заготовкой при постоянных режимах резания, действует постоянная сила резания, которая больше крутильной жесткости устройства. Эта постоянная сила за один ход стола шлифовального станка заставляет только один раз совершить крутильное колебание шлифовального станка относительно шпинделя. В итоге данное устройство будет совершать одно колебательное движение при смене направления продольной подачи. Циклические вибрационные колебательные движения с помощью данного устройства можно осуществить, если циклически изменять режимы резания (продольную подачу, глубину резания, частоту вращения и др. факторы), что весьма сложно и приведет к дополнительному проектированию и изготовлению возбудителя колебаний. The disadvantages of the known device is the inability to excite cyclic oscillations due to the absence of a variable in magnitude of force cyclically acting on the elastic elements. Due to the physical processes occurring in the contact zone of the grinding wheel with the workpiece under constant cutting conditions, there is a constant cutting force that is greater than the torsional stiffness of the device. This constant force in one stroke of the grinding machine table forces only once to perform torsional oscillation of the grinding machine relative to the spindle. As a result, this device will make one oscillatory motion when changing the direction of the longitudinal feed. Cyclic vibrational vibrational movements with the help of this device can be carried out if the cutting regimes are cyclically changed (longitudinal feed, cutting depth, rotation frequency, and other factors), which is very difficult and will lead to additional design and manufacture of the vibration pathogen.

Задача изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности работы за счет осуществления поворота и осевого перемещения инструмента посредством торсиона в виде втулки, расположенной соосно с шпинделем шлифовального станка. The objective of the invention is to simplify the design and increase the reliability due to the implementation of rotation and axial movement of the tool by means of a torsion bar in the form of a sleeve located coaxially with the spindle of the grinding machine.

Это достигается с помощью предлагаемого устройства для крепления шлифовального круга, содержащего корпус и прижимной фланец, при этом оно снабжено переходным фланцем с буртиком, двумя косыми шайбами, предназначенных для установки шлифовального круга под углом к плоскости вращения и торсионом в виде втулки, в средней части которой выполнены пазы, а по торцам - буртики, один из которых жестко соединен с корпусом, а другой - с переходным фланцем, причем торсионная втулка расположена между корпусом и переходным фланцем и соосна им. This is achieved using the proposed device for mounting the grinding wheel, comprising a housing and a clamping flange, while it is equipped with a transitional flange with a shoulder, two oblique washers designed to install the grinding wheel at an angle to the plane of rotation and a torsion bar in the middle part of which grooves are made, and at the ends there are collars, one of which is rigidly connected to the housing and the other to the adapter flange, the torsion sleeve being located between and adjacent to the housing and the adapter flange.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для крепления шлифовального круга под углом к плоскости вращения; на фиг. 2 - вид слева и сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - отдельно торсионная втулка с продольными пазами; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 и 6 - схемы работы устройства. In FIG. 1 shows the proposed device for mounting the grinding wheel at an angle to the plane of rotation; in FIG. 2 is a left view and section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - separately torsion sleeve with longitudinal grooves; in FIG. 4 is a view B in FIG. 3; in FIG. 5 and 6 are diagrams of the operation of the device.

Устройство для крепления шлифовального круга 1 содержит корпус 2, который имеет коническое отверстие для установки на шпинделе 3 шлифовального станка; переходной фланец 4 с буртиком, на котором базируется с помощью косых шайб 5 и 6 под углом к плоскости вращения шлифовальный круг 1, прижимной фланец 7, который закрепляет инструмент с помощью винтов 8. Подвижная установка с помощью переходного фланца 4 на корпусе 2 осуществлена через торсионную втулку 9, имеющую по торцам буртики, один из которых жестко соединен с корпусом 2, а другой - с переходным фланцем 4 с помощью винтов 10 и 11, а в средней части - продольные пазы, образующие упругие элементы 12, по форме близкие к прямым стержням. Упругие элементы 12 торсионной втулки 9 (фиг. 3) обеспечивают возможность относительного поворота переходного фланца 4 на корпусе 2. Вследствие физических процессов, происходящих в зоне контакта наклонного под острым углом к плоскости вращения шлифовального круга 1 с обрабатываемой деталью таких как: запаздывание силы шлифования относительно упругих перемещений; циклическое возникновение и продольное действие силы Р_х при встречном набегании торца шлифовального круга на обрабатываемый припуск заготовки, движущейся с продольной подачей S_пр (фиг. 5); отсутствие или падение до минимума силы Р_х при совпадении силы и продольной подачи заготовки (фиг. 6); убывающая зависимость силы трения от скорости и др., с также вследствие существенно меньшей крутильной жесткости торсионной втулки по сравнению с поперечной (радиальной), шлифовальный круг совершает колебания.A device for attaching a grinding wheel 1 comprises a housing 2, which has a tapered hole for mounting on a spindle 3 of a grinding machine; adapter flange 4 with a shoulder, on which the grinding wheel 1 is based using oblique washers 5 and 6 at an angle to the plane of rotation, a clamping flange 7, which fastens the tool with screws 8. The movable installation with the adapter flange 4 on the housing 2 is carried out through a torsion a sleeve 9 having flanges at the ends, one of which is rigidly connected to the housing 2, and the other to the adapter flange 4 with screws 10 and 11, and in the middle part there are longitudinal grooves forming elastic elements 12, similar in shape to straight rods . The elastic elements 12 of the torsion sleeve 9 (Fig. 3) provide the possibility of relative rotation of the adapter flange 4 on the housing 2. Due to physical processes occurring in the contact zone of the grinding wheel 1 inclined at an acute angle to the plane of rotation with the workpiece, such as: delay in grinding force relative to elastic displacements; the cyclic occurrence and the longitudinal action of the force P _x during the counter-running of the end face of the grinding wheel on the machined stock allowance moving with the longitudinal feed S _pr (Fig. 5); the absence or fall to a minimum of force P _x with the coincidence of the force and the longitudinal feed of the workpiece (Fig. 6); the decreasing dependence of the friction force on speed, etc., also due to the significantly lower torsional stiffness of the torsion sleeve in comparison with the transverse (radial) one, the grinding wheel oscillates.

Такая упругая подвеска подвижного фланца 4 с шлифовальным кругом 1 на корпусе 2 обеспечивает преобразование продольных колебаний в продольно-крутильные. Such an elastic suspension of the movable flange 4 with a grinding wheel 1 on the housing 2 provides the conversion of longitudinal vibrations into longitudinal-torsional.

Технология изготовления торсионной втулки с продольными параллельными оси пазами (фиг. 3 и 4) состоит в прорезании или вырубке продольных пазов. Большую амплитуду можно получить, если использовать торсионную втулку с наклонными под острым углом к оси упругими элементами. Наклон можно осуществить путем поворота торцевых буртиков втулки друг относительно друга вокруг оси в специальном приспособлении. The manufacturing technology of the torsion sleeve with longitudinal grooves parallel to the axis (Figs. 3 and 4) consists in cutting or cutting down the longitudinal grooves. A large amplitude can be obtained by using a torsion sleeve with elastic elements inclined at an acute angle to the axis. The tilt can be done by turning the end flanges of the sleeve relative to each other around the axis in a special device.

Устройство для крепления шлифовального круга работает следующим образом. Шлифовальный круг, установленный под углом к плоскости вращения, обеспечивает осцилляцию теплового поля, позволяет интенсифицировать процесс обработки вследствие прироста дуги контакта круга с заготовкой и улучшить условия самозатачиваемости инструмента. При этом в процессе работы при перемещении зоны контакта круга с заготовкой навстречу S_пр продольной подачи заготовки (фиг. 5) возникает дополнительная осевая сила Р_х резания абразивными зернами, которые находятся на торце и участвуют в обработке. Это обстоятельство вынуждает торсионную втулку закручиваться на больший угол и уменьшаться в длине.A device for attaching a grinding wheel works as follows. The grinding wheel, installed at an angle to the plane of rotation, provides an oscillation of the thermal field, allows you to intensify the machining process due to the increase in the arc of contact of the wheel with the workpiece and improve the conditions of tool self-sharpening. In this process, when moving the contact zone of the circle with the workpiece towards S _pr longitudinal supply of the workpiece (Fig. 5) there is an additional axial force P _x cutting abrasive grains that are at the end and are involved in the processing. This circumstance forces the torsion sleeve to spin at a larger angle and decrease in length.

При перемещении зоны контакта круга с заготовкой попутно S_пр продольной подачи заготовки (фиг. 6) сила Р_х изменит направление на противоположное и уменьшится по величине. Уменьшение силы Р_х обусловлено уменьшением снимаемого припуска, так как шлифовальный круг осуществляет резание уже по предварительно шлифованной (см. выше) поверхности, при этом сила Р_х заставляет торсионную втулку раскручиваться.When moving the zone of contact of the circle with the workpiece along the way S _pr longitudinal supply of the workpiece (Fig. 6), the force P _x will change direction and decrease in magnitude. The decrease in the force P _x is due to the decrease in the removed allowance, since the grinding wheel cuts already on the previously polished (see above) surface, while the force P _x causes the torsion sleeve to unwind.

В результате такого взаимодействия круга с заготовкой возникают крутильно-осевые фрикционные автоколебания с амплитудой, зависящей от жесткости упругих элементов, режимов резания и др. As a result of such interaction of the wheel with the workpiece, torsional-axial frictional self-oscillations with an amplitude that depend on the stiffness of the elastic elements, cutting conditions, etc.

Вибрации в этих направлениях создают перекрестное движение абразивных зерен относительно скорости подачи заготовки и периодически изменяют скорость резания и силу трения. Благодаря этому облегчается съем материала и стружкообразование, улучшается самозатачивание абразивных зерен, качество обработанной поверхности, в несколько раз повышается производительность обработки и уменьшается расход энергии на резание и трение по сравнению с аналогичными показателями при традиционных способах шлифования. Vibrations in these directions create a cross-movement of abrasive grains relative to the feed rate of the workpiece and periodically change the cutting speed and friction force. Thanks to this, material removal and chip formation are facilitated, self-sharpening of abrasive grains, the quality of the treated surface are improved, the processing productivity is increased several times and the energy consumption for cutting and friction is reduced compared to similar indicators with traditional grinding methods.

В предложенном устройстве крутильно-осевые движения шлифовального круга достигаются за счет переменной силы, возникающей в зоне контакта инструмента с заготовкой при использовании кругов, установленных под острым углом к плоскости вращения, т. е. с аксиально - смещенным режущим слоем, и упругих элементов торсионной втулки. Такое вибрационное вращение круга позволяет исключить отдельный вибрационный механизм со специальным приводом, что существенно упрощает конструкцию устройства крепления шлифовального круга для вибрационного шлифования, повышает ее надежность и улучшает массогабаритные показатели. In the proposed device, the torsional-axial movements of the grinding wheel are achieved due to the variable force arising in the contact zone of the tool with the workpiece when using wheels installed at an acute angle to the plane of rotation, i.e., with an axially offset cutting layer, and elastic elements of the torsion sleeve . This vibrational rotation of the wheel eliminates a separate vibration mechanism with a special drive, which greatly simplifies the design of the mounting device of the grinding wheel for vibration grinding, increases its reliability and improves overall dimensions.

Источники информации, принятые во внимание
1. Патент РФ N 2082600, кл. В 24 D 18/00, 1997.Sources of information taken into account
1. RF patent N 2082600, cl. B 24 D 18/00, 1997.

2. Авторское свидетельство СССР N961933, кл. В 24 В 45/00, 1982 - прототип. 2. USSR author's certificate N961933, cl. 24V 45/00, 1982 - prototype.

Claims

A device for attaching a grinding wheel, comprising a housing and a clamping flange, characterized in that it is equipped with a transitional flange with a shoulder, two oblique washers designed to install the grinding wheel at an angle to the plane of rotation, and a torsion bar in the form of a sleeve, in the middle part of which grooves are made , and along the ends-flanges, one of which is rigidly connected to the housing and the other to the adapter flange, and the torsion sleeve is located between the housing and the adapter flange and is aligned with it.