RU2155662C2

RU2155662C2 - Method of surface grinding by sectional intermittent wheel

Info

Publication number: RU2155662C2
Application number: RU98121674A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Степанов; Б.И. Афонасьев; М.Г. Подзолков; В.В. Бородин
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-09-10

Abstract

FIELD: peripheral grinding of materials predisposed to formation of defects. SUBSTANCE: grinding is performed by wheel with variable discontinuity which enables roughing and finishing. Stationary abrasive- carrying bars are positioned on projections of body. Longitudinal recesses of body accommodate moving abrasive-carrying bars coupled with mechanism of their longitudinal motion. Roughing is performed by intermittent surface of wheel. After removal of main allowance wheel is changed over to continuous grinding mode. To this end, moving abrasive-carrying bars are displaced to operating zone of stationary members. Moving bars may be set for formation of axially shifted continuous cutting layer. These actions make it possible to reduce thermal stress of process and to prevent occurrence of burns and microcracks. EFFECT: enhanced efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к периферийному шлифованию материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и трещин. The invention relates to peripheral grinding of materials susceptible to defect formation in the form of burns and cracks.

Известен способ шлифования кругом с прерывистой рабочей поверхностью, при котором заготовки и шлифовальному кругу сообщают вращательные движения, а круг перемещают вдоль образующей обрабатываемой заготовки, при этом заготовку на время выхода периферийной режущей части круга из зоны контакта с ней нагружают со стороны круга усилием, равным усилию резания /1/. A known method of grinding a circle with a discontinuous working surface, in which the workpieces and the grinding wheel are given rotational movements, and the wheel is moved along the generatrix of the workpiece being machined, while the workpiece is loaded from the side of the wheel with a force equal to the force while the peripheral cutting part of the wheel leaves the contact zone with it cutting / 1 /.

Недостатком известного способа является формирование волнообразных выступов на обрабатываемой поверхности в момент периодического прерывания процесса шлифования и нагружения со стороны круга усилием, равным усилию резания, что снижает качество обрабатываемой поверхности, стойкость инструмента и производительность обработки. Больше того, по мере износа шлифовального круга вышеназванные отрицательные явления прогрессируют. The disadvantage of this method is the formation of wave-like protrusions on the work surface at the time of periodic interruption of the grinding process and loading from the side of the wheel with an force equal to the cutting force, which reduces the quality of the work surface, tool life and processing productivity. Moreover, as the grinding wheel wears out, the above-mentioned negative phenomena progress.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ шлифования поверхностей сборным прерывистым кругом, включающий вращение и перемещение относительно обрабатываемой заготовки шлифовального круга, имеющего неподвижные абразивонесущие элементы на его выступах и подвижные абразивонесущие бруски, размещенные в продольных пазах круга с возможностью взаимодействия с механизмом их синхронного перемещения /2/. The closest in technical essence and the achieved result is a method of grinding surfaces with an intermittent intermittent wheel, including rotation and movement relative to the workpiece of the grinding wheel having fixed abrasive elements on its protrusions and movable abrasive bars placed in the longitudinal grooves of the circle with the possibility of interaction with the mechanism of their synchronous displacement / 2 /.

Задачей изобретения является повышение качества и производительности обработки, а также стойкости инструмента за счет периодического, последовательного воздействия на обрабатываемую поверхность участков шлифовального круга с прерывистой периферийной режущей поверхностью и участков с непрерывной поверхностью. The objective of the invention is to improve the quality and productivity of processing, as well as tool life due to periodic, sequential exposure of the machined surface of the sections of the grinding wheel with a discontinuous peripheral cutting surface and sections with a continuous surface.

Поставленная задача решается предлагаемым способом шлифования поверхностей сборным прерывистым кругом, включающим вращение и перемещение относительно обрабатываемой заготовки шлифовального круга, имеющего неподвижные абразивонесущие элементы на его выступах и подвижные абразивонесущие бруски, размещенные в продольных пазах круга с возможностью взаимодействия с механизмом их синхронного продольного перемещения, при этом осуществляют черновую и чистовую обработку заготовки шлифовальным кругом путем изменения прерывистости его рабочей периферийной режущей поверхности, причем сначала ведут обработку прерывистой периферийной режущей поверхностью круга, а при чистовой обработке - непрерывной поверхностью, которую образуют путем перемещения подвижных абразивонесущих брусков в зону работы неподвижных абразивонесущих элементов круга. The problem is solved by the proposed method of grinding surfaces with an assembled intermittent wheel, including rotation and movement relative to the workpiece of the grinding wheel having stationary abrasive elements on its protrusions and movable abrasive bars placed in the longitudinal grooves of the circle with the possibility of interaction with the mechanism of their synchronous longitudinal movement, carry out rough and finish processing of the workpiece with a grinding wheel by changing the discontinuity of its p at the peripheral cutting surface, and first they are processing with a discontinuous peripheral cutting surface of the circle, and during finishing - with a continuous surface, which is formed by moving the moving abrasive bars into the working zone of the stationary abrasive elements of the circle.

На фиг. 1 изображена схема процесса обработки в режиме прерывистого шлифования и инструмент для осуществления предлагаемого способа, продольный разрез; на фиг. 2 - инструмент для осуществления предлагаемого способа, вид на торец; на фиг. 3 - схема процесса обработки в режиме непрерывного шлифования; на фиг. 4 - схема прерывистого шлифования с непрерывным аксиально-смещенным режущим слоем и развертка следа инструмента на обрабатываемой поверхности. In FIG. 1 shows a diagram of a processing process in the discontinuous grinding mode and a tool for implementing the proposed method, a longitudinal section; in FIG. 2 - a tool for implementing the proposed method, end view; in FIG. 3 is a diagram of a processing process in a continuous grinding mode; in FIG. 4 is a diagram of intermittent grinding with a continuous axially displaced cutting layer and a scan of the tool trace on the work surface.

Обработка поверхности шлифованием по предлагаемому способу производится сборным прерывистым кругом, корпус 1 которого представляет собой диск с центральным отверстием и продольными пазами по наружному диаметру. The surface treatment by grinding according to the proposed method is made by a prefabricated intermittent circle, the housing 1 of which is a disk with a central hole and longitudinal grooves along the outer diameter.

Жесткие режущие неподвижные абразивонесущие элементы 2 выполнены заодно с выступами корпуса и в совокупности представляют прерывистый шлифовальный круг диаметром D, которым работают при черновой обработке с повышенными режимами резания. В продольных радиальных пазах круга расположены подвижные призматические бруски 3, которые снаружи несут на себе режущие абразивные элементы 4, а изнутри - Г-образные рычаги 5. Подвижные призматические абразивонесущие бруски 3 заполняют все пространство продольных радиальных пазов круга до уровня D с получением круга с непрерывной режущей поверхностью при перемещении брусков в зону резания жестких неподвижных абразивонесущих элементов 2, и круг работает в режиме непрерывного шлифования при чистовой обработке (фиг. 3). Корпус круга крепится на шпинделе 6 шлифовальной бабки 7 при помощи ступицы 8, болтов 9 и гайки 10. Внутри шпинделя расположен толкатель 11, который своим пазом, образованным крышкой 12, закрепленной винтами 13, взаимодействует с Г-образными рычагами 5 призматических брусков 3. Толкатель 11 через отверстие шпинделя связан с приводом его продольного перемещения (не показан). The rigid cutting stationary abrasive elements 2 are made integral with the protrusions of the housing and together represent an intermittent grinding wheel with a diameter D, which is used during roughing with increased cutting conditions. In the longitudinal radial grooves of the circle there are movable prismatic bars 3, which carry cutting abrasive elements 4 on the outside and L-shaped arms 5 inside. The movable prismatic abrasive bars 3 fill the entire space of the longitudinal radial grooves of the circle to level D to obtain a circle with a continuous the cutting surface when moving the bars into the cutting zone of the rigid stationary abrasive elements 2, and the wheel operates in continuous grinding during finishing (Fig. 3). The circle case is mounted on the spindle 6 of the grinding head 7 using the hub 8, bolts 9 and nut 10. Inside the spindle there is a pusher 11, which, with its groove formed by the cover 12, fixed by screws 13, interacts with the L-shaped levers 5 of the prismatic bars 3. The pusher 11 through a spindle bore is connected to a drive of its longitudinal movement (not shown).

На фиг. 1 толкатель показан в крайнем правом положении, в котором подвижные призматические абразивонесущие бруски 3 максимально выдвинуты в продольном направлении из зоны жестких режущих неподвижных абразивонесущих элементов 2. В этом случае периферия круга представляет собой прерывистую режущую поверхность из жестких режущих неподвижных абразивонесущих элементов 2, расположенную слева на фиг. 1, и прерывистую цилиндрическую поверхность из абразивонесущих брусков 3 - справа. Круг, соприкасаясь прерывистой цилиндрической поверхностью из элементов 2 с обрабатываемой поверхностью изделия, снимает основную величину припуска, а прерывистой поверхностью из абразивонесущих брусков 3 производит окончательную чистовую обработку. Прерывистая периферийная поверхность из элементов 2 обеспечивает прерывание контакта обрабатываемая поверхность - абразивный круг и исключает образование прижогов, позволяет снизить теплонапряженность в зоне контакта с обрабатываемой поверхностью заготовок из трудношлифуемых склонных к прижогам материалов, повысить режимы резания и увеличить производительность. Идентичность величин углов секторов расположения радиальных пазов круга и абразивонесущих брусков 3, а также одинаковое угловое расположение этих участков обеспечивают осуществление процесса чистовой обработки в момент прерывания контакт элементов 2 - заготовка, что исключает колебания шлифовального круга и уменьшает шероховатость обработанной поверхности. In FIG. 1, the pusher is shown in the extreme right position, in which the movable prismatic abrasive-bearing bars 3 are maximally extended in the longitudinal direction from the zone of rigid cutting stationary abrasive-bearing elements 2. In this case, the periphery of the circle is an intermittent cutting surface of rigid cutting stationary abrasive-bearing elements 2, located to the left of FIG. 1, and a discontinuous cylindrical surface of abrasive bars 3 - on the right. The circle, in contact with the discontinuous cylindrical surface of the elements 2 with the workpiece surface, removes the main amount of stock, and the discontinuous surface of the abrasive bars 3 makes the final finishing. The discontinuous peripheral surface of the elements 2 provides interruption of the contact the work surface — the abrasive wheel and eliminates the formation of burns, reduces heat stress in the contact zone with the work surface of the workpieces from hard-to-burn materials prone to burns, increase cutting conditions and increase productivity. The identity of the angles of the sectors of the arrangement of the radial grooves of the circle and the abrasive bars 3, as well as the same angular location of these sections provide the finishing process at the time of interruption of the contact of the elements 2 - the workpiece, which eliminates the fluctuation of the grinding wheel and reduces the roughness of the machined surface.

Технологическая система станок - приспособление - инструмент - заготовка периодически нагружается и разгружается на величину радиальной составляющей силы резания абразивонесущими брусками 3 при отсутствии контакта заготовки с элементами 2, т. е. в момент периодического прерывания процесса чернового шлифования (вследствие прерывистой поверхности круга). В результате на обрабатываемой поверхности волнообразные выступы не формируются, что повышает качество обработанной поверхности. The technological system machine-tool-tool-tool-workpiece is periodically loaded and unloaded by the value of the radial component of the cutting force by abrasive-bearing bars 3 in the absence of contact of the workpiece with elements 2, i.e., at the time of periodically interrupting the rough grinding process (due to the discontinuous surface of the wheel). As a result, wave-like protrusions are not formed on the treated surface, which improves the quality of the treated surface.

Как только будет снят основной припуск, оставленный под черновое шлифование, и надо переходить к чистовому шлифованию, по предлагаемому способу конструкция круга переводится в режим сплошного шлифования путем продольного перемещения подвижных призматических абразивонесущих брусков 3 в зону работы жестких режущих неподвижных абразивонесущих элементов 2 с помощью воздействия толкателя при его перемещении на Г-образные рычаги 5 подвижных призматических брусков 3. Тем самым при чистовой обработке круг работает сплошной периферийной режущей поверхностью в режиме непрерывного шлифования. Качество обработки повышается за счет уменьшения пульсации силы резания, увеличивается стойкость круга и повышается производительность обработки. As soon as the main allowance left for rough grinding is removed, and it is necessary to proceed to fine grinding, according to the proposed method, the wheel design is switched to continuous grinding mode by longitudinally moving the movable prismatic abrasive-bearing bars 3 into the working area of the rigid cutting stationary abrasive-bearing elements 2 by means of the pusher when it is moved to the L-shaped levers 5 of the movable prismatic bars 3. Thus, when finishing, the circle works as a continuous peripheral cutting surface in continuous grinding. The quality of processing is improved by reducing ripple of the cutting force, the resistance of the wheel increases and the processing productivity is increased.

Продольное перемещение подвижных призматических абразивонесущих брусков 3 из зоны прерывистой периферийной режущей поверхности (фиг. 1) в зону сплошной поверхности (фиг. 3) дает возможность уменьшить теплонапряженность и вероятность появления прижогов и микротрещин, увеличить режимы резания и производительность при обработке трудношлифуемых материалов путем проведения чернового прерывистого и чистового сплошного шлифования одним и тем же кругом. The longitudinal movement of the movable prismatic abrasive bars 3 from the zone of the discontinuous peripheral cutting surface (Fig. 1) to the zone of the continuous surface (Fig. 3) makes it possible to reduce the heat stress and the likelihood of burns and microcracks, to increase the cutting conditions and productivity when processing difficult to grind materials by roughing intermittent and final continuous grinding in the same circle.

Кроме того, в предлагаемом способе и конструкции круга реализована возможность установки подвижных призматических абразивонесущих брусков 3 под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, с образованием аксиально смещенного режущего сплошного слоя (фиг. 4). При этом паз, находящийся в толкателе 11 и образованный крышкой 12, расположенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения, заменяется на наклонный. In addition, in the proposed method and design of the wheel, it is possible to install movable prismatic abrasive bars 3 at an angle to a plane perpendicular to the axis of rotation, with the formation of an axially displaced cutting continuous layer (Fig. 4). In this case, the groove located in the pusher 11 and formed by the cover 12, located in a plane perpendicular to the axis of rotation, is replaced by an inclined one.

Аксиально смещенный режущий сплошной слой обеспечивает осцилляцию теплового поля, позволяет интенсифицировать процесс обработки вследствие прироста сплошной длины дуги контакта круга и заготовки, наличие угла пересечения траектории движения аксиально смещенного режущего сплошного слоя с направлением исходной шероховатости, обуславливает сетку следов и характер микрогеометрии, как при хонинговании, шлифохонинговании с наложением вибраций. The axially displaced cutting continuous layer provides an oscillation of the thermal field, makes it possible to intensify the processing process due to the increase in the continuous length of the arc of contact between the circle and the workpiece, the presence of the angle of intersection of the trajectory of the axially displaced cutting continuous layer with the direction of the initial roughness, determines the trace network and the nature of microgeometry, as when honing grinding with vibration overlay.

Предлагаемый способ при работе круга с аксиально смещенным сплошным слоем решает проблему снижения теплонапряженности при непрерывности контакта инструмента и заготовки с сохранением преимуществ процесса прерывистого шлифования. The proposed method, when working with an axially displaced continuous layer, solves the problem of reducing heat stress with continuous contact between the tool and the workpiece while maintaining the advantages of the intermittent grinding process.

Предлагаемый способ шлифования поверхностей сборным прерывистым кругом для комбинированной обработки позволяет реализовать принцип неповторяющегося следа благодаря перемещению подвижных абразивонесущих брусков. С большой степенью вероятности можно утверждать и производственные испытания подтвердили, что зерна подвижных абразивонесущих брусков 3 не попадают в ранее прорезанные риски- царапины неподвижных абразивонесущих элементов 2. Это дает возможность повысить режущую способность круга и значительно улучшить шероховатость обработанных поверхностей. The proposed method of grinding surfaces with a combined intermittent wheel for combined processing allows you to implement the principle of a non-repeating trace due to the movement of moving abrasive bars. With a high degree of probability, it can be argued and production tests confirmed that the grains of the moving abrasive-bearing bars 3 do not fall into the previously cut risks — scratches of the stationary abrasive-bearing elements 2. This makes it possible to increase the cutting ability of the wheel and significantly improve the roughness of the machined surfaces.

Перемещение подвижных абразивонесущих брусков по предлагаемому способу при переходе с режима чернового на чистовое шлифование улучшает условия самозатачиваемости абразивного инструмента и равномерность износа всех абразивонесущих элементов. The movement of movable abrasive bars on the proposed method in the transition from rough to finish grinding improves the conditions of self-sharpening of the abrasive tool and the uniformity of wear of all abrasive elements.

Проведены сравнительные испытания по обработке шлифованием известным способом сплошным кругов и предлагаемым способом комбинированной обработки сборным шлифовальным кругом. На внутришлифовальном станке мод. ЗК228В шлифовалась гильза с сквозным отверстием диаметром 125 Н7^(+0,04) мм и длиной 192 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности R_a= 0,63 мкм. Припуск на сторону - 0,25 мм. Материал заготовки - сталь 40Х закаленная до твердости HRC 52. Станок оснащен устройством для активного контроля обрабатываемых заготовок и сборным шлифовальным кругом для комбинированной обработки по предлагаемому техническому решению.Comparative tests were carried out on the processing by grinding in a known manner by continuous circles and the proposed method of combined processing by a combined grinding wheel. On the internal grinding machine mod. ZK228V polished sleeve with a through hole with a diameter of 125 N7 ^(+0.04) mm and a length of 192 mm. The roughness parameter of the treated surface is R _a = 0.63 μm. Side allowance - 0.25 mm. The workpiece material is steel 40X hardened to a hardness of HRC 52. The machine is equipped with a device for active control of the workpieces and a combined grinding wheel for combined processing according to the proposed technical solution.

Шлифование проводилось по предлагаемому способу сборным шлифовальным кругом с креплением абразивного слоя наклеиванием. Маркировка полной характеристики круга - 24А 25П С2 5К8А 35 м/с. Диаметр сборного круга 100 мм; высота (ширина) - 80 мм. Длина и ширина неподвижных абразивонесущих выступов -63х34 мм; длина и ширина подвижных абразивонесущих брусков -ЗОх17 мм; ширина впадины (паза) -17 мм. Режимы резания: частота вращения круга при принятой окружной скорости 35 м/с - Пк - 6000 мин^-1; скорость движения заготовки - 62,8 м/мин; поперечная подача круга - 0,008 мм/дв.ход; продольная минутная подача - 5390 мм/мин. Охлаждающая жидкость - эмульсия.Grinding was carried out according to the proposed method precast grinding wheel with the abrasive layer attached by gluing. Marking of full circle characteristics - 24A 25P C2 5K8A 35 m / s. The diameter of the assembly circle 100 mm; height (width) - 80 mm. The length and width of the stationary abrasive protrusions -63x34 mm; length and width of movable abrasive-bearing bars - ЗОх17 mm; the width of the cavity (groove) -17 mm. Cutting modes: rotational speed of the wheel at an adopted peripheral speed of 35 m / s - Pk - 6000 min ^-1 ; workpiece movement speed - 62.8 m / min; transverse feed circle - 0,008 mm / dv.hod; longitudinal minute feed - 5390 mm / min. Coolant - emulsion.

Обработка проводилась по предлагаемому способу в режиме прерывистого шлифования при максимально выдвинутых из зоны резания неподвижных абразивонесущих элементов абразивонесущих брусков в течение 2,2 мин, а затем переходили на режим чистового шлифования и перемещали подвижные абразивонесущие бруски по предлагаемому способу в зону резания неподвижных абразивонесущих элементов. Шлифование заканчивали в режиме сплошного шлифования. The processing was carried out according to the proposed method in the discontinuous grinding mode with the stationary abrasive-bearing elements extended as far as possible from the cutting zone for 2.2 minutes, and then switched to the finish grinding mode and the moving abrasive-bearing blocks were moved according to the proposed method into the cutting zone of the stationary abrasive-bearing elements. Grinding was completed in the continuous grinding mode.

Заданный параметр шероховатости R_a=0,63 мкм и размер отверстия гильзы с необходимой точностью были достигнуты через 3,1 мин, что в два раза быстрее, чем при обычном способе шлифования.The specified roughness parameter R _a = 0.63 μm and the size of the sleeve bore with the required accuracy were achieved after 3.1 minutes, which is two times faster than with the usual grinding method.

При этом были отмечены благоприятные условия резания, виброустойчивость, минимальный нагрев заготовки. Хотя обработка проводилась при повышенной производительности съема металла, появления прижогов и микротрещин на обработанной поверхности зафиксировано на было. At the same time, favorable cutting conditions, vibration resistance, and minimal heating of the workpiece were noted. Although the treatment was carried out with increased metal removal performance, the appearance of burns and microcracks on the treated surface was recorded on.

Применение способа и сборного шлифовального круга для комбинированной обработки для реализации этого способа повышает производительность обработки, позволяет исключить операцию получистового шлифования благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1-2 класса и снизить расход абразивного инструмента. The use of the method and the combined grinding wheel for combined processing for the implementation of this method increases the productivity of processing, eliminates the operation of semi-grinding due to the improvement of surface roughness by 1-2 classes and reduce the consumption of abrasive tools.

Источники информации
1 Авторское свидетельство СССР N 1685685, кл. В 24 В 1/00, 1991.Sources of information
1 Copyright certificate of the USSR N 1685685, cl. 24 V 1/00, 1991.

2 Авторское свидетельство СССР N 1371893, кл. В 24 В 5/00, 1985 - прототип. 2 Copyright certificate of the USSR N 1371893, cl. 24V 5/00, 1985 - prototype.

Claims

A method of grinding surfaces with an assembled intermittent wheel, including rotation and movement relative to the workpiece of the grinding wheel having stationary abrasive elements on its protrusions and movable abrasive bars placed in the longitudinal grooves of the circle with the possibility of interaction with the mechanism of their synchronous longitudinal movement, characterized in that they carry out a rough and finishing the workpiece with a grinding wheel by changing the discontinuity of its working peripheral cutting surface rhnosti, wherein the first lead processing discontinuous peripheral cutting surface of the wheel, and when finishing - a continuous surface, which is formed by moving the movable abrazivonesuschih bars in the working area of fixed elements abrazivonesuschih circle.