RU2196041C1

RU2196041C1 - Apparatus for pressure supply of cutting fluid

Info

Publication number: RU2196041C1
Application number: RU2001116468/02A
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 pressure supply of cutting fluid through pores of grinding disc with axially shifted cutting layer. SUBSTANCE: apparatus includes nozzle with supplying branch pipe and cylinders arranged around nozzle, communicated with it through radial and draining ducts and shifted in axial direction one relative to another. Cylinders have pistons with sealing collars and rods rested upon ring secured to stationary casing. At working operation when each next pressure cylinder passes its low position, intensive jets of cutting fluid are directed onto worked surface due to additional injection. Said jets have high motion speed relative to worked part. EFFECT: improved design allowing to enhance efficiency due to changing inclination angle of abrasive disc, to optimize thermal stress of process at working different materials, improved quality of ground parts due to oscillation of cutting zone and additional directed injection of cutting fluid through pores of disc to contact zone. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения и станкостроению, а именно к устройствам для 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 devices for pressure supply of a lubricant-cooling technological mixture (SOTS) through the pores of an grinding wheel with an axially offset cutting layer.

Известно устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) через поры круга, содержащее 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 device for supplying a cutting fluid (coolant) through the pores of the circle containing nozzles with a receiving and distribution cavities, while it is equipped with valves installed between the receiving and distribution cavities and a coolant storage device located in the receiving cavity [1].

Недостатком известного устройства является не принудительное, а только лишь под действием инерционных сил неэффективное самоистечение СОЖ во все осевые и радиально расположенные поры 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. A disadvantage of the known device is not forced, but only under the influence of inertial forces, inefficient self-flow of coolant in all axial and radially located pores of the circle, while 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.

Известно устройство для подачи СОЖ через поры шлифовального круга, состоящее 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 device for supplying coolant through the pores of the grinding wheel, 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 устройства является не принудительное, а только лишь под действием инерционных сил неэффективное 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 device is not forced, but only under the influence of inertial forces, inefficient self-flow of coolant to all axial and radially located channels of the flange and pores of the circle, while self-flow of coolant occurs along the entire periphery of the circle 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.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для напорной подачи СОТС через поры шлифовального круга, содержащее насадок с неподвижным патрубком для подвода СОТС [3]. The closest analogue (prototype) is a device for the pressurized supply of SOTS through the pores of the grinding wheel, containing nozzles with a fixed pipe for supplying SOTS [3].

Недостатком приведенного устройства является неэкономичное расходование СОТС и нет целевой направленности подачи СОТС в зону контакта круга с заготовкой. The disadvantage of this device 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 устройством для напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга, содержащим насадок с неподвижным патрубком для подвода СОТС, при этом оно снабжено закрепленным на неподвижном кожухе кольцом и расположенными вокруг насадка со смещением в осевом направлении относительно друг друга цилиндрами, соединенными с насадком радиальными и дренажными каналами и имеющими поршни с уплотнительными манжетами и штоками, опирающимися на упомянутое кольцо, а шлифовальный круг установлен под углом α к плоскости, перпендикулярной оси его вращения, с образованием аксиально смещенного режущего слоя. The problem is solved by the proposed device for the pressure supply of the lubricant-cooling technological mixture (SOTS) through the pores of the grinding wheel, containing nozzles with a stationary nozzle for supplying SOTS, while it is equipped with a ring fixed to the stationary casing and located around the nozzle with axial displacement relative to each other each other with cylinders connected to the nozzle by radial and drainage channels and having pistons with sealing cuffs and rods resting on the ring, and the grinding wheel is set at an angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation, with the formation of an axially offset cutting layer.

Кроме того, устройство снабжено спиральными пружинами, расположенными в бесштоковой полости цилиндров для возврата поршней в первоначальное положение после впрыскивания СОТС и постоянного контакта штоков с кольцом, выполненным с криволинейным торцом, расположенным под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения круга, при этом штоки выполнены разновысокими. In addition, the device is equipped with spiral springs located in the rodless cavity of the cylinders for returning the pistons to their original position after injection of SOTS and constant contact of the rods with a ring made with a curved end located at an angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation of the circle, while the rods are made unevenly high.

На фиг. 1 приведено устройство для 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 for the pressure supply of COTS through the pores of an grinding wheel with an axially displaced cutting layer, a longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - the position of the circle rotated 180 ^o relative to the position in figure 1.

Устройство для напорной подачи смазочно-охлаждающей технологической смеси (СОТС) через поры шлифовального круга с аксиально смещенным режущим слоем под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения, содержит неподвижный патрубок 1, прикрепленный к кожуху 2, через который СОТС подают в насадок 3, расположенный 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. A device for pressurized supply of a lubricant-cooling technological mixture (COTS) through the pores of an grinding wheel with an axially displaced cutting layer at an angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation contains a stationary pipe 1 attached to the casing 2, through which COTS is fed to the nozzle 3, 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.

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. 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 on 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 бесштоковой полости цилиндров 6 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. 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. In the rodless cavity of the cylinders 6, springs 12 are installed, which ensure the pistons return after the injection of COTS to the initial left (according to FIG. 1) position, contributing to the full filling of the COTS cylinders, and the constant contact of the rods 9 with the ring 10. The nozzles 3 and the cylinders 6 are mounted on the spindle 13 of the machine, and on the outer surface 14 of the nozzle 3, the grinding wheel 15 is fixed using the flange 16, the oblique sleeve 17 and the nut 18. The grinding wheel 15 is installed at an angle α to the plane perpendicular to the axis of rotation, due to the inclined end face 19 of the spindle A 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 окружная канавка 21. In the outer surface 14 of the nozzle 3 under the circle 15, holes 20 are made for supplying SOTS. For more efficient filling of all pores of the circle on the outer surface 14 of the nozzle 3, a circumferential groove 21 is machined under the circle 15.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Закрепляют на шпинделе 13 насадок 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. Fasten on the spindle 13 nozzles 3 with a circle 15 and cylinders 6. COTS flows under pressure through a stationary pipe 1 to the central axial nozzle 3. During processing, COTS flows through radial channels 4 into cylinders 6 and is pressed against the walls of the cylinders in the places of the openings 20. Under its own pressure and the action of centrifugal forces SOTS 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 into 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 целенаправленно впрыскивает 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.

Предлагаемое устройство для 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 device for the pressure supply of the lubricant-cooling technological mixture (COTS) through the pores of the grinding wheel with an axially displaced cutting layer ensures the supply of COTS only during processing (when the circle 15 is rotated) and allows dosing the amount of COTS by additional injection only into the cutting zone.

Предлагаемое устройство 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 device increases 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 grain and ligaments on the material of the workpiece, which leads to a decrease in 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.

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 - α3^o 42'.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 - α3 ^o 42 '.

Охлаждающая жидкость - эмульсия. Обработку осуществляли за 30 проходов. 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 in the hollow spindle on the axis of nozzles ⌀ 50 • 60 mm and six cylinders ⌀ 50 • 50 mm. A ring ⌀ 65 mm was installed 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 displaced 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 treated surface of the required roughness (R _a = 0.63 μm) was obtained without defects, burns and microcracks.

Затраченное на обработку время - Т_м=2,6 мин по сравнению с Т_о=5,43 мин - при обработке обычным кругом и традиционном охлаждении, позволяет судить о том, что предлагаемое устройство для 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 to T _o = 5.43 min - when processing with a conventional circle and traditional cooling, allows us to judge that the proposed device for 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 устройства для напорной подачи СОТС позволяет ужесточить режимы резания, повысить виброустойчивость и снизить теплонапряженность шлифования. The use of oscillations of the cutting zone and the proposed device for the pressure supply of COTS allows you to tighten the cutting conditions, increase vibration resistance and reduce the heat stress of grinding.

Предлагаемое устройство для 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 device for the pressure supply of COTS during grinding with an axially displaced cutting layer can be used at any metalworking enterprises engaged in grinding hard-to-work materials, and as a result of changing the angle of inclination of the abrasive wheel, it 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 es pores range in the contact zone.

Источники информации
1. Авт. св. СССР 1602716, МКИ В 24 В 55/02. Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) через поры круга. А.С. Горелик и Я.А. Новак. Заявка 4635984/30-08, заяв. 12.01.89, опуб. 30.10.90. Бюл. 40.Sources of information
1. Auth. St. USSR 1602716, MKI V 24 V 55/02. Device for supplying cutting fluid (coolant) through the pores of the circle. A.S. Gorelik and Ya.A. Novak. Application 4635984 / 30-08, application. 12.01.89, publ. 10.30.90. Bull. 40.

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

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

Claims

1. A device for the pressure supply of a lubricant-cooling technological mixture (COTS) through the pores of the grinding wheel, containing nozzles with a fixed nozzle for supplying COTS, characterized in that it is equipped with a ring fixed to the stationary casing and arranged around the nozzle with axial displacement relative to each other other cylinders connected to the nozzle by radial and drainage channels and having pistons with sealing cuffs and rods resting on the ring, and the grinding wheel is mounted on At an angle α of the plane perpendicular to the axis of its rotation, with the formation of an axially displaced cutting layer.

2. The device according to p. 1, characterized in that it is equipped with coil springs located in the rodless cavity of the cylinders to return the pistons to their original position after injection of COTS and constant contact of the rods with a ring made with a curved end located at an angle α to the plane, perpendicular to the axis of rotation of the circle, while the rods are made uneven.