RU2196040C1

RU2196040C1 - Method for pressure supply of cutting fluid

Info

Publication number: RU2196040C1
Application number: RU2001116466/02A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Степанов; Б.И. Афанасьев; В.В. Бородин
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2003-01-10

Abstract

FIELD: technological processes in machine engineering, machine tool manufacture, possibly supply of cutting fluid through pores of grinding disc with axially shifted cutting layer. SUBSTANCE: method comprises steps of supplying cutting fluid through stationary branch pipe into axial nozzle for feeding cutting fluid through radial and draining ducts in cylinders arranged around nozzle and shifted in axial direction one relative to another. Rods of cylinder pistons rest upon stationary casing. It provides additional injection of cutting fluid through pores of disc to zone of contact with worked surface. Used grinding disc has axially shifted cutting layer and it is mounted with inclination by angle α relative to plane normal to rotation axis of disc. EFFECT: enhanced efficiency of grinding due to optimization of thermal stress of process at grinding different materials, improved quality of ground parts due to oscillation of cutting zone and additional injection of cutting fluid through pores of disc to cutting zone. 2 cl, 3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения и станкостроению, а именно к способам напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем. The invention relates to mechanical engineering and machine tool engineering, and in particular to methods of pressure supply of a lubricant-cooling technological mixture (SOTS) through the pores of an grinding wheel with an axially offset cutting layer.

Известен способ подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) через поры круга, реализуемый с помощью устройства, содержащего насадок с приемной и распределительной полостями, при этом оно снабжено установленными между приемной и распределительной полостями клапанами и расположенным в приемной полости накопителем СОЖ [1]. A known method of supplying a cutting fluid (coolant) through the pores of a circle, implemented using a device containing nozzles with a receiving and distribution cavities, while it is equipped with valves installed between the receiving and distribution cavities and a coolant accumulator located in the receiving cavity [1].

Недостатком известного способа является не принудительное, а только лишь под действием инерционных сил самоистечение СОЖ во все радиально расположенные каналы пор круга, при этом самоистечение СОЖ происходит по всей периферии круга одновременно и нет целевой направленности подачи СОЖ, например, только в зону контакта круга с заготовкой. Это говорит о неэкономичном расходовании СОЖ. The disadvantage of this method is not forced, but only under the influence of inertial forces, the self-flow of coolant to all radially located channels of the pores of the circle, while the self-flow of coolant occurs along the entire periphery of the circle at the same time and there is no target direction of coolant supply, for example, only in the contact zone of the circle with the workpiece . This indicates the uneconomical use of coolant.

Известен способ подачи СОЖ через поры шлифовального круга с помощью устройства, состоящего из неподвижного патрубка, по которому СОЖ подается в конусную насадку и далее в осевые и радиальные каналы, изготовленные во фланце, к внутренней поверхности отверстия круга [2]. A known method of supplying coolant through the pores of the grinding wheel using a device consisting of a stationary pipe, through which the coolant is fed into the conical nozzle and then into the axial and radial channels made in the flange to the inner surface of the hole of the circle [2].

Недостатком приведенного способа является не принудительное, а только лишь под действием инерционных сил самоистечение СОЖ во все осевые и радиально расположенные каналы фланца и пор круга, при этом самоистечение СОЖ происходит по всей периферии круга одновременно и нет целевой направленности подачи СОЖ, например, только в зону контакта круга с заготовкой. Это говорит о неэкономичном расходовании СОЖ. The disadvantage of this method is not forced, but only under the influence of inertial forces, the self-flow of coolant in all axial and radially located channels of the flange and pores of the circle, while the self-flow of coolant occurs along the entire periphery of the circle at the same time and there is no target direction of coolant supply, for example, only in the zone contact of the circle with the workpiece. This indicates the uneconomical use of coolant.

Наиболее близким по технической сути является способ напорной подачи СОТС через поры шлифовального круга, включающий подачу СОТС через неподвижный патрубок с осевой насадкой [3]. The closest in technical essence is the method of pressure supply of SOTS through the pores of the grinding wheel, including the supply of SOTS through a stationary pipe with an axial nozzle [3].

Недостатком способа является неэкономичное расходование СОТС и нет целевой направленности подачи СОТС в зону контакта круга с заготовкой. The disadvantage of this method is the uneconomical consumption of SOTS and there is no target orientation of the supply of SOTS in the contact zone of the circle with the workpiece.

Задачей изобретения является сокращение расходов СОТС благодаря целенаправленной подаче СОТС и принудительному впрыскиванию ее в зону резания и повышение эффективности охлаждения. The objective of the invention is to reduce the cost of SOTS due to the targeted supply of SOTS and its forced injection into the cutting zone and increase cooling efficiency.

Поставленная задача решается предлагаемым способом напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга, включающий подачу СОТС через неподвижный патрубок в осевой насадок, при этом используют шлифовальный круг с аксиально-смещенным режущим слоем, установленный под углом α к плоскости, перпендикулярной оси его вращения, и дополнительно осуществляют впрыскивание СОТС через его поры в зону контакта с обрабатываемой поверхностью посредством расположенных вокруг насадка и соединенных с ним радиальными и дренажными каналами цилиндров, смещенных в осевом направлении друг относительно друга и имеющих поршни со штоками, опирающимися на неподвижный кожух. The problem is solved by the proposed method of pressure supply of the lubricant-cooling technological mixture (COTS) through the pores of the grinding wheel, including the supply of COTS through the stationary nozzle into the axial nozzles, using a grinding wheel with an axially offset cutting layer installed at an angle α to the plane perpendicular the axis of its rotation, and additionally inject SOTS through its pores into the zone of contact with the surface to be treated by means of located around the nozzle and connected to it dialial and drainage channels of cylinders displaced in the axial direction relative to each other and having pistons with rods resting on a fixed casing.

Кроме того, осуществляют постоянный контакт штоков с кожухом и возврат поршней в первоначальное положение после впрыскивания СОТС, для чего цилиндры используют со спиральными пружинами в их бесштоковой полости и с разновысокими штоками, которые оперты на кожух через кольцо с криволинейным торцом, расположенным под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга. In addition, they carry out constant contact of the rods with the casing and return the pistons to their original position after injection of COTS, for which the cylinders are used with spiral springs in their rodless cavity and with uneven rods that are supported on the casing through a ring with a curvilinear end face located at an angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation of the circle.

На фиг. 1 приведено устройство, реализующее способ напорной подачи СОТС через поры шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1; на фиг.3 - положение круга, повернутого на 180^o относительно положения на фиг.1.In FIG. 1 shows a device that implements a method of pressure supply of SOTS through the pores of a grinding wheel with an axially-displaced cutting layer, a longitudinal section; figure 2 - section a - a in figure 1; figure 3 - the position of the circle rotated 180 ^o relative to the position in figure 1.

Способ напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, согласно которому СОТС через неподвижный патрубок 1, прикрепленный к кожуху 2, подают в насадок 3, который расположен на продольной центральной оси вращения инструмента. Под действием центробежной силы СОТС через радиальные каналы 4 и дренажные сливные отверстия 5 поступает в цилиндры 6, которые расположены вокруг насадка 3 и смещены в осевом направлении друг относительно друга на величину угла α.
В цилиндрах 6 имеются поршни 7 с уплотнительными манжетами 8 и штоки 9, опирающиеся на кольцо 10, которое неподвижно закреплено на кожухе 2. Штоки 9 выполнены разновысокими таким образом, что левые торцы штоков расположены в плоскости, перпендикулярной оси вращения, при положении поршней в цилиндрах в крайнем левом положении (согласно фиг.1). Штоки 9 опираются на кольцо 10 с криволинейным расположенным под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, торцом, который задает закон перемещения поршней в цилиндрах. Для снижения сил трения и износа торцов штоков 9, движущихся по кольцу 10, на поверхности торца кольца 10 установлена из антифрикционного материала шайба 11, например, винипластовая.A method of pressure supply of a lubricant-cooling technological mixture (COTS) through the pores of an grinding wheel with an axially offset cutting layer at an angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation, according to which COTS is fed through nozzle 1 attached to the casing 2 into nozzle 3, which located on the longitudinal central axis of rotation of the tool. Under the action of the centrifugal force, COTS through radial channels 4 and drainage drain holes 5 enters the cylinders 6, which are located around the nozzle 3 and are displaced in the axial direction relative to each other by the value of the angle α.
In the cylinders 6 there are pistons 7 with sealing cuffs 8 and rods 9, supported by a ring 10, which is fixedly mounted on the casing 2. The rods 9 are made of different heights so that the left ends of the rods are located in a plane perpendicular to the axis of rotation, with the pistons in the cylinders in the extreme left position (according to figure 1). The rods 9 are supported by a ring 10 with an end face curved at an angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation, which defines the law of movement of the pistons in the cylinders. To reduce the frictional forces and wear of the ends of the rods 9 moving along the ring 10, a washer 11, for example, vinyl plastic, is installed on the surface of the end face of the ring 10.

В цилиндрах 6 в бесштоковой полости установлены пружины 12, которые обеспечивают возврат поршней после впрыскивания СОТС в первоначальное левое (согласно фиг.1) положение, способствуя полному заполнению цилиндров СОТС, и постоянный контакт штоков 9 с кольцом 10. In the cylinders 6, springs 12 are installed in the rodless cavity, which provide the pistons return after the injection of COTS to the initial left (according to FIG. 1) position, contributing to the complete filling of the COTS cylinders, and the constant contact of the rods 9 with the ring 10.

Насадок 3 и цилиндры 6 закреплены на шпинделе 13 станка, а на внешней поверхности 14 насадка 3 закреплен шлифовальный круг 15 с помощью фланца 16, косой втулки 17 и гайки 18. Шлифовальный круг 15 установлен под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, благодаря наклонному торцу 19 шпинделя 13. Nozzles 3 and cylinders 6 are mounted on the spindle 13 of the machine, and on the outer surface 14 of the nozzle 3 is mounted a grinding wheel 15 with a flange 16, an oblique sleeve 17 and a nut 18. The grinding wheel 15 is set at an angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation, due to the inclined end face 19 of spindle 13.

Во внешней поверхности 14 насадка 3 под кругом 15 выполнены отверстия 20 для подвода СОТС. Для более эффективного наполнения всех пор круга на внешней поверхности 14 насадка 3 под кругом 15 проточена канавка 21. In the outer surface 14 of the nozzle 3 under the circle 15, holes 20 are made for supplying SOTS. To more efficiently fill all the pores of the circle on the outer surface 14 of the nozzle 3, a groove 21 is machined under the circle 15.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Устройство для реализации способа закрепляют на шпинделе 13 насадка 3 с кругом 15 и цилиндрами 6. СОТС поступает под давлением через неподвижный патрубок 1 в центральный осевой насадок 3. При обработке СОТС вытекает через радиальные каналы 4 в цилиндры 6 и прижимается к стенкам цилиндров в местах отверстий 20. Под собственным давлением и действием центробежных сил СОТС через отверстия 20 попадает во внутреннюю полость круга 15 и окружную канавку 21. Затем через поры круга 15 на периферию круга и в зону резания. A device for implementing the method is mounted on the spindle 13, the nozzle 3 with a circle 15 and cylinders 6. SOTS flows under pressure through a stationary pipe 1 to the central axial nozzle 3. When processing SOTS flows through radial channels 4 into the cylinders 6 and is pressed against the walls of the cylinders in the places of the holes 20. Under its own pressure and the action of centrifugal forces, COTS through holes 20 enters the inner cavity of the circle 15 and the circumferential groove 21. Then, through the pores of the circle 15, to the periphery of the circle and to the cutting zone.

Благодаря набеганию штока 9 на торец кольца 10 поршень 7 начинает осевое перемещение относительно цилиндра 6, выдавливая СОТС и дополнительно впрыскивая ее через радиальные каналы пор в зону резания, когда данный цилиндр находится в нижнем положении (согласно фиг.1, 3) относительно оси вращения инструмента. Due to the run of the rod 9 on the end of the ring 10, the piston 7 begins axial movement relative to the cylinder 6, squeezing out the COTS and additionally injecting it through the radial pore channels into the cutting zone when this cylinder is in the lower position (according to Figs. 1, 3) relative to the axis of rotation of the tool .

Таким образом, каждый цилиндр 6, проходя нижнее положение относительно продольной оси, дополнительно впрыскивает целенаправленно в зону контакта круга 15 с заготовкой порцию СОТС. Thus, each cylinder 6, passing the lower position relative to the longitudinal axis, additionally purposefully injects a portion of COTS into the contact zone of the circle 15 with the workpiece.

Предлагаемый способ напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем обеспечивает подачу СОТС только во время обработки (при вращении круга 15) и позволяет дозировать количество СОТС дополнительным впрыскиванием только в зону резания. The proposed method of pressurized supply of a lubricant-cooling technological mixture (COTS) through the pores of an grinding wheel with an axially offset cutting layer ensures the supply of COTS only during processing (with rotation of the circle 15) and allows dosing the amount of COTS by additional injection only into the cutting zone.

Предлагаемый способ повышает эффективность действия СОТС, так как СОТС, поступая через поры круга непосредственно в зону резания, создает смазочные пленки на абразивных зернах, существенно уменьшает коэффициент трения зерна и связки о материал обрабатываемой заготовки, что приводит к снижению сил трения и температуры в зоне резания. The proposed method improves the efficiency of the action of SOTS, since SOTS, passing through the pores of the wheel directly into the cutting zone, creates lubricating films on abrasive grains, significantly reduces the coefficient of friction of the grain and the bond on the material of the workpiece, which leads to a decrease in the friction forces and temperature in the cutting zone .

Кроме того, после каждого прохождения очередного напорного цилиндра нижнего положения на обрабатываемую поверхность за счет дополнительного впрыскивания направляются мощные струи эмульсии, обладающие хорошим охлаждающим действием и имеющие высокую скорость движения относительно заготовки. In addition, after each passage of the next pressure cylinder of the lower position, powerful jets of emulsion are sent to the work surface due to additional injection, which have a good cooling effect and have a high speed of movement relative to the workpiece.

Высокая относительная скорость движения в совокупности с высоким охлаждающим действием СОТС обеспечивает устранение прижогов и других дефектов поверхности на высоких режимах шлифования. The high relative speed in combination with the high cooling effect of COTS eliminates burns and other surface defects at high grinding conditions.

Пример. Проводили обработку плоской поверхности планки на плоскошлифовальном станке с прямоугольным столом мод. 3Б722. Размеры планки 110•280•20_-0,03. Материал обрабатываемой заготовки - сталь 45 ГОСТ 1050-74, НВ 260, режущий инструмент - высокопористый круг на керамической связке ПП 450•63•203 24А 10 ВМ1 10 К5/П40-15 (где: П40-15 - зернистость порообразователей из перлита) ГОСТ 2424-83. Режимы обработки: скорость движения заготовки - 20 м/мин (≈0,33 м/с), скорость вращения инструмента - 34,3 м/с, частота вращения инструмента - 1450 об/мин, поперечная подача круга - 31,6 мм/ход; глубина шлифования t=0,01 мм; угол наклона круга к плоскости, перпендикулярной оси вращения - α=3^o42^/. Охлаждающая жидкость - эмульсия. Обработку осуществляли за 30 проходов.Example. The flat surface of the plank was processed on a surface grinding machine with a rectangular mod table. 3B722. The size of the strap is 110 • 280 • 20 _-0.03 . The material of the workpiece is steel 45 GOST 1050-74, HB 260, the cutting tool is a highly porous circle on a ceramic bond PP 450 • 63 • 203 24A 10 VM1 10 K5 / P40-15 (where: P40-15 is the granularity of pore formers made of perlite) GOST 2424-83. Processing modes: workpiece movement speed - 20 m / min (≈0.33 m / s), tool rotation speed - 34.3 m / s, tool rotation speed - 1450 rpm, transverse circle feed - 31.6 mm / move; grinding depth t = 0.01 mm; the angle of inclination of the circle to a plane perpendicular to the axis of rotation - α = 3 ^o 42 ^/ . Coolant - emulsion. Processing was carried out in 30 passes.

Так как внутренний диаметр круга составляет 203 мм, то это дало возможность свободно разместить в полом шпинделе на оси насадок ⌀50 •60 мм и шесть цилиндров ⌀50•50 мм. На неподвижном кожухе было установлено кольцо ⌀65 мм. Since the inner diameter of the circle is 203 mm, this made it possible to freely place ⌀50 • 60 mm and six cylinders ⌀50 • 50 mm in the hollow spindle on the axis of nozzles. A ⌀65 mm ring was mounted on the fixed casing.

Абразивная обработка кругом с аксиально-смещенным режущим слоем с напорной подачей СОТС позволила в 1,5...2,5 раза увеличить подачу на ход, при котором получена качественная обработанная поверхность требуемой шероховатости (R_a=0,63 мкм) без дефектов, прижогов и микротрещин.Abrasive machining around with an axially offset cutting layer with a pressure feed of COTS allowed a 1.5 ... 2.5 times increase in feed per stroke, at which a high-quality machined surface of the required roughness (R _a = 0.63 μm) without defects was obtained, burns and microcracks.

Затраченное на обработку время - Т_м=2,6 мин по сравнению с Т₀=5,43 мин - при обработке обычным кругом и традиционном охлаждении, позволяет судить о том, что предлагаемый способ напорной подачи СОТС повышает производительность в 1,5...3 раза благодаря преимуществам целенаправленной подачи и дополнительного впрыскивания СОТС через поры круга и прогнозировать степени снижения теплонапряженности в зоне контакта.The time spent on processing - T _m = 2.6 min compared with T ₀ = 5.43 min - when processing with a conventional circle and traditional cooling, allows us to judge that the proposed method of pressure supply of SOTS increases productivity by 1.5 .. .3 times due to the advantages of targeted supply and additional injection of SOTS through the pores of the circle and to predict the degree of decrease in heat stress in the contact zone.

Использование осцилляции зоны резания и предлагаемого способа напорной подачи СОТС позволяет ужесточить режимы резания, повысить виброустойчивость и снизить теплонапряженность шлифования. The use of oscillations of the cutting zone and the proposed method of pressure supply of COTS makes it possible to tighten cutting conditions, increase vibration resistance and reduce the grinding heat stress.

Предлагаемый способ напорной подачи СОТС при шлифовании кругами с аксиально-смещенным режущим слоем может найти применение на любых металлообрабатывающих предприятиях, занимающихся шлифованием труднообрабатываемых материалов, и позволяет в результате изменения угла наклона абразивного круга, повысить производительность обработки за счет оптимизации теплонапряженности процесса при обработке различных материалов и качество процесса за счет осцилляции зоны резания, дополнительного и целенаправленного впрыскивания СОТС через поры круга в зону контакта. The proposed method of pressure supply of COTS during grinding with an axially offset cutting layer can be used at any metalworking enterprises engaged in grinding difficult to machine materials and, as a result of changing the angle of inclination of the abrasive wheel, can increase processing productivity by optimizing the heat stress of the process when processing various materials and process quality due to oscillation of the cutting zone, additional and targeted injection of SOTS through the pores circle to the contact area.

Источники информации
1. Авт. св. СССР 1602716, МКИ В 24 В 55/02, 1990.Sources of information
1. Auth. St. USSR 1602716, MKI V 24 V 55/02, 1990.

2. Лоскутов В. В. Шлифование металлов. - М.: Машиностроение, 1985, с. 28-29, рис.12,б. 2. Loskutov VV. Grinding of metals. - M.: Mechanical Engineering, 1985, p. 28-29, Fig. 12, b.

3. Авт. св. СССР 674881, МКИ В 24 В, 55/02, 1979. 3. Auth. St. USSR 674881, MKI V 24 V, 55/02, 1979.

Claims

1. The method of pressure supply of the lubricant-cooling technological mixture (SOTS) through the pores of the grinding wheel, including the supply of SOTS through a fixed pipe into the axial nozzles, characterized in that they use a grinding wheel with an axially offset cutting layer installed at an angle α to a plane perpendicular to the axis its rotation, and additionally inject SOTS through its pores into the zone of contact with the treated surface by means of radial and drainage channels located around the nozzle and connected to it and cylinders displaced in the axial direction relative to each other and having pistons with rods resting on a fixed casing.

2. The method according to p. 1, characterized in that the rods are in constant contact with the casing and the pistons are returned to their original position after the injection of COTS, for which the cylinders are used with coil springs in their rodless cavity and with uneven rods that are supported on the casing through the ring with a curved end located at an angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation of the circle.