RU2238667C1

RU2238667C1 - Surface machining apparatus

Info

Publication number: RU2238667C1
Application number: RU2003115188/02A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Степанов (RU); Ю.С. Степанов; Г.А. Харламов (RU); Г.А. Харламов; А.В. Киричек (RU); А.В. Киричек; А.С. Тарапанов (RU); А.С. Тарапанов; Б.И. Афанасьев (RU); Б.И. Афанасьев; Д.С. Фомин (RU); Д.С. Фомин; О.В. Болдин (RU); О.В. Болдин
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering, in particular, machining equipment.

SUBSTANCE: apparatus has drive disk with bundles of wire piles arranged circumferentially of disk. Disk is positioned at an acute angle to surface to be machined. Working surface of bundles is arranged at the same acute angle to plane perpendicular to axis of rotation of disk. Ratio of length of slot between bundles to width of bundle is 0.5-1. Wire piles are resiliently pressed by means of resilient supports made in the form of plates. Apparatus may be used for removal of slag metal, corrosion products and metal cuttings from surface, as well as for removal of burrs, for rounding of edges and machining of surfaces on milling, multiple-position and multiple-operation machines.

EFFECT: wider operational capabilities, improved quality of machining of surfaces and increased service life of apparatus.

2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к инструментам для механической обработки с целью удаления с поверхности металлов шлака, продуктов коррозии, прокатной окалины, заусенцев, для резания металлов и предназначено для механизации снятия заусенцев, скругления кромок и обработки плоскостей на фрезерных, многопозиционных и многооперационных станках.The invention relates to tools for machining in order to remove slag from the surface of metals, corrosion products, mill scale, burrs, for cutting metals and is intended for mechanization of deburring, rounding edges and machining planes on milling, multi-position and multi-operation machines.

Известно устройство для очистки поверхностей от продуктов коррозии, окалины и т. д., содержащее приводной диск с поочередно размещенными по его окружности пучками ворса и установленными в сквозных отверстиях диска абразивными цилиндрами [1].A device for cleaning surfaces from corrosion products, scale, etc., containing a drive disk with tufts of pile alternately arranged around its circumference and installed in the through holes of the disk abrasive cylinders [1].

Недостатками известного устройства является невозможность интесифицировать процесс обработки и съема металла ввиду того, что абразивные цилиндры вращаются только за счет сил трения, кроме того, по мере износа абразива цилиндры будут с меньшим усилием прижиматься к обрабатываемой поверхности из-за свойств прижимных пружин, причем способ и устройство не позволяют полностью использовать режущие свойства абразива, который требует очень большой скорости вращения (порядка нескольких тысяч оборотов при таких малых диаметрах цилиндров) диска, что трудно осуществить по динамическим соображениям, тем самым будет снижаться производительность и качество обработки.The disadvantages of the known device is the inability to intensify the process of processing and removal of metal due to the fact that the abrasive cylinders rotate only due to friction forces, in addition, as the abrasive wears, the cylinders will be pressed against the work surface with less force due to the properties of the pressure springs, and the method and the device does not allow the full use of the cutting properties of the abrasive, which requires a very high speed of rotation (of the order of several thousand revolutions with such small cylinder diameters) and that it is difficult to implement on dynamic considerations thus will decrease the performance and quality of processing.

Кроме того, при увеличении силы прижима устройства к обрабатываемой поверхности пучки ворса будут максимально прогибаться, не осуществляя резание металла.In addition, with an increase in the pressing force of the device to the surface to be treated, the tufts of pile will bend to the maximum without cutting the metal.

Задача изобретения - возможность съема припуска металла, оставленного под чистовое иглофрезерование, с целью улучшения шероховатости обрабатываемой поверхности, а также увеличение производительности обработки и долговечности инструмента, упрощение его монтажа и демонтажа.The objective of the invention is the ability to remove the allowance of metal left under the fine needle milling, with the aim of improving the roughness of the processed surface, as well as increasing productivity and durability of the tool, simplifying its installation and dismantling.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для механической обработки поверхности, содержащего приводной диск с размещенными по его окружности пучками проволочного ворса, причем диск устанавливают под острым углом к обрабатываемой поверхности, а рабочую поверхность пучков правят под таким же острым углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения, при этом отношение длины впадины между пучками к ширине пучка берут 0,5...1, а для упругого поджима проволочного ворса оно снабжено упругими опорами в виде пластин.The problem is solved using the proposed device for machining a surface containing a drive disk with tufts of wire pile placed around its circumference, the disk being set at an acute angle to the surface to be machined, and the working surface of the beams is adjusted at the same acute angle to a plane perpendicular to the axis of rotation while the ratio of the length of the depression between the beams to the width of the beam is 0.5 ... 1, and for the elastic clamping of the wire pile it is equipped with elastic supports in the form of plates.

Кроме того, диск соединен с оправкой посредством упругих взаимно перпендикулярных пластин, расположенных вдоль оси, и двух упорных подшипников, расположенных с торцов диска, при этом упругие пластины закреплены на ступице диска между упругими элементами.In addition, the disk is connected to the mandrel by means of elastic mutually perpendicular plates located along the axis and two thrust bearings located at the ends of the disk, while the elastic plates are fixed on the hub of the disk between the elastic elements.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - устройство, вид сверху; на фиг.3 - разрез А - А на фиг.1, устройство без нагрузки; на фиг.4 - разрез А - А на фиг.1, устройство под нагрузкой; на фиг.5 - вид по Б на фиг.1, устройство без нагрузки; на фиг.6 - вид по Б на фиг.1, устройство под нагрузкой; на фиг.7 - элемент В на фиг.6, устройство под нагрузкой; на фиг.8 - разрез по Г - Г на фиг.1.Figure 1 shows the proposed device, a longitudinal section; figure 2 - device, top view; figure 3 is a section a - a in figure 1, the device without load; figure 4 is a section a - a in figure 1, the device under load; figure 5 is a view according to B in figure 1, the device without load; in Fig.6 is a view according to B in Fig.1, the device is under load; in Fig.7 - element In Fig.6, the device is under load; in Fig.8 is a section along D - G in Fig.1.

Устройство для механической обработки поверхности работает в режиме плавно-прерывистого иглофрезерования.The device for machining the surface operates in a smoothly intermittent acupuncture.

Устройство содержит приводной диск 1, с прерывисто размещенными по его окружности пучками проволочного ворса 2, при этом отношение длины впадины L_вп между пучками к ширине L_выст пучка берут 0,5...1. Такое прерывистое расположение позволяет снижать температуру обработки и обеспечить меньшую поверхностную пластическую деформацию обрабатываемого металла без увеличения шероховатости обработанной поверхности.The device contains a drive disk 1, with bundles of wire pile 2 intermittently arranged around its circumference, while the ratio of the length of the depression L _vp between the bundles to the width L of the _{protrusion of the} beam is 0.5 ... 1. This intermittent arrangement allows to reduce the temperature of the treatment and to provide less surface plastic deformation of the treated metal without increasing the roughness of the treated surface.

Диск 1 устанавливают под острым углом α к обрабатываемой поверхности, а рабочую поверхность пучков 2 правят под тем же острым углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения. Благодаря наклону диска основное силовое воздействие на обрабатываемую поверхность осуществляется одним проволочным пучком ворса.The disk 1 is set at an acute angle α to the work surface, and the working surface of the beams 2 is adjusted at the same acute angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation. Due to the inclination of the disk, the main force on the surface to be treated is carried out by one wire bundle of pile.

Каждый пучок 2 снабжен упругими опорами в виде пластин 3 для упругого поджима, несколько увеличивая сосредоточенное суммарное силовое воздействие на обрабатываемую поверхность. Упругие пластины 3 обеспечивают проволочным элементам пучка 2 прогиб f на свободной длине l.Each bundle 2 is equipped with elastic supports in the form of plates 3 for elastic clamping, slightly increasing the concentrated total force impact on the treated surface. The elastic plates 3 provide the wire elements of the beam 2 deflection f at a free length l.

Для установки устройства в шпинделе станка (не показан) оно снабжено оправкой 4, на которой шарнирно закреплен диск 1 с помощью гайки 5 посредством упругих взаимно перпендикулярных пластин 6, расположенных вдоль оси, и двух упорных подшипников 7, расположенных с торцов диска 1, при этом упругие пластины 6 закреплены на ступице 8 диска 1 между упругими элементами, например, резиновыми буферами 9.To install the device in the machine spindle (not shown), it is equipped with a mandrel 4, on which the disk 1 is pivotally mounted using the nut 5 by means of elastic mutually perpendicular plates 6 located along the axis, and two thrust bearings 7 located at the ends of the disk 1, elastic plates 6 are fixed on the hub 8 of the disk 1 between elastic elements, for example, rubber buffers 9.

Для уменьшения массогабаритных размеров устройства в качестве колец упорных подшипников 7 можно использовать канавки, проточенные на сопрягаемых поверхностях глухого отверстия оправки 4, на торце ступицы 8, на торце диска 1 и на торце шайбы под гайкой 5, как это показано на фиг.1. Подшипники 7 служат для уменьшения трения при возвратно-вращательном движении диска 1 относительно оправки 4.To reduce the overall dimensions of the device, grooves grooved on the mating surfaces of the blind hole of the mandrel 4, at the end of the hub 8, at the end of the disk 1 and at the end of the washer 5 under the nut 5 can be used as rings of the thrust bearings 7, as shown in FIG. 1. Bearings 7 serve to reduce friction during the reverse-rotational movement of the disk 1 relative to the mandrel 4.

При вращении оправки 4 с постоянной скоростью в момент врезания пучка в деталь происходит отставание его скорости вращения за счет изгиба упругих пластин 6 и сжатия резинового буфера 9. Этим обеспечивается плавность процесса врезания и переход кинетической энергии удара в потенциальную энергию изгиба упругих пластин 6 и сжатия резинового буфера 9.When the mandrel 4 rotates at a constant speed at the moment of the beam cutting into the part, its rotation speed lags due to the bending of the elastic plates 6 and compression of the rubber buffer 9. This ensures a smooth insertion process and the transition of the kinetic energy of the impact into the potential energy of bending of the elastic plates 6 and compression of the rubber buffers 9.

После выхода пучка из контакта с обрабатываемой деталью 10 сдеформированные до этого элементы 6 и 9 приходят в свое первоначальное состояние, возвращая диск в его исходное положение. При подходе в контакт с деталью 10 следующего пучка процесс повторяется.After the beam comes out of contact with the workpiece 10, the previously deformed elements 6 and 9 come to their original state, returning the disk to its original position. When coming into contact with part 10 of the next beam, the process is repeated.

Работа устройства для механической обработки поверхности заключается в следующем.The operation of the device for machining the surface is as follows.

Перед началом проводят правку рабочей поверхности проволочного ворса под углом α к плоскости, перпендикулярной оси вращения. В качестве ворса применяют стальную пружинную проволоку диаметром 0,5...1,0 мм из стали 65Г. Правят рабочую поверхность пучков путем их шлифования в собранном виде.Before starting, the working surface of the wire pile is straightened at an angle α to a plane perpendicular to the axis of rotation. As a pile, a steel spring wire with a diameter of 0.5 ... 1.0 mm from 65G steel is used. They correct the working surface of the beams by grinding them in assembled form.

В процессе обработки поверхности продольно перемещающейся заготовки устройство прижимается к ней с натягом Н. Благодаря прерывистой рабочей поверхности ворса и углу наклона диска основное силовое воздействие на обрабатываемую поверхность осуществляется первыми по ходу вращения проволочными элементами одного пучка (занимающего в данный момент времени согласно фиг.1 крайнее нижнее положение и находящимся в контакте с деталью), имеющими наибольшие свободную длину l и прогиб f. Соседние с ними проволочные элементы, а также упругие опоры в виде пластин 3 упруго поджимают их, несколько увеличивая сосредоточенное суммарное воздействие на обрабатываемую поверхность.In the process of treating the surface of a longitudinally moving workpiece, the device is pressed against it by interference N. Due to the discontinuous working surface of the pile and the angle of inclination of the disk, the main force on the surface being machined is carried out by the first wire elements of one beam (currently occupying the extreme according to Fig. 1) lower position and in contact with the part) having the largest free length l and deflection f. The wire elements adjacent to them, as well as the elastic supports in the form of plates 3 elastically compress them, slightly increasing the concentrated total effect on the surface being treated.

Это уменьшает поверхностную пластическую деформацию обработанной заготовки по сравнению с деформацией при известном [2] способе прерывистой иглофрезой и в результате повышается качество обработки.This reduces the surface plastic deformation of the processed workpiece in comparison with the deformation in the known [2] method of intermittent needle cutting and, as a result, the processing quality is improved.

Благодаря прерывистой рабочей поверхности устройства, а также наличию упругих опор и отставанию скорости вращения диска за счет изгиба упругих пластин и сжатия резиновых буферов обеспечиваются плавно-прерывистый вход и выход пучков проволочного ворса из контакта с обрабатываемой поверхностью.Due to the discontinuous working surface of the device, as well as the presence of elastic supports and a lag in the rotational speed of the disk due to the bending of the elastic plates and compression of the rubber buffers, a smoothly intermittent entry and exit of the bundles of wire pile from contact with the processed surface is provided.

Устройство целесообразно использовать при зачистной (без снятия стружки) и отделочной (со снятием стружки) обработке заготовок на фрезерных и зачистных станках.The device is advisable to use when cleaning (without removing chips) and finishing (with removal of chips) processing of workpieces on milling and cleaning machines.

Для осуществления отделочной обработки необходимо, чтобы твердость и предел прочности при растяжении материала проволочных элементов ворса были выше этих параметров материала обрабатываемой заготовки в 1,5...2 раза, соотношение l/i, где i - наименьший радиус инерции поперечного сечения проволочных элементов, находилось в пределах 50...100, а коэффициент К_п плотности проволочного ворса - в пределах 0,7...0,9; при этом натяг должен составлять - Н=0,7...1,5 мм.For finishing processing, it is necessary that the hardness and tensile strength of the material of the wire elements of the pile be 1.5 ... 2 times higher than these parameters of the material of the workpiece, the ratio l / i, where i is the smallest inertia radius of the cross section of the wire elements, was in the range of 50 ... 100, and the coefficient K _{p the} density of the wire pile is in the range of 0.7 ... 0.9; while the tightness should be - N = 0.7 ... 1.5 mm.

Режимы работы устройства можно рекомендовать следующие. Окружная скорость для отделочной обработки 2...5 м/с. Продольная подача определяется по формуле S=L_выстn (мм/мин), где n - частота вращения устройства, мин^-1; значение L_выст (мм) зависит от натяга и диаметра диска и определяют опытным или расчетным путем.The operating modes of the device can be recommended as follows. The peripheral speed for finishing processing is 2 ... 5 m / s. The longitudinal feed is determined by the formula S = L _prot n (mm / min), where n is the device rotation frequency, min ^-1 ; the value of L _protrusion (mm) depends on the interference and the diameter of the disk and is determined empirically or by calculation.

Испытания устройства при отделочной обработки заготовки из горячекатаной полосы из стали 20 показали, что оно срезает с обрабатываемой поверхности окалину вместе с упрочненным слоем; при этом в процессе иглофрезерования из-за упругости рабочей поверхности устройства обработанная поверхность не упрочняется, усилие прижатия устройства к обрабатываемой поверхности заготовки составляет 200...600 Н на 10 мм ширины рабочей поверхности устройства, а тангенциальная составляющая силы резания равна 150...550 Н.Tests of the device during the finishing treatment of a workpiece from a hot-rolled strip of steel 20 showed that it cuts off scale from the surface to be treated together with a hardened layer; in the process of needle milling due to the elasticity of the working surface of the device, the treated surface is not hardened, the pressing force of the device to the workpiece surface is 200 ... 600 N per 10 mm of the width of the working surface of the device, and the tangential component of the cutting force is 150 ... 550 N.

Для отделочно-зачистной обработки предлагаемым устройством необходимо соблюдать условияFor finishing and cleaning treatment with the proposed device, it is necessary to comply with the conditions

К_р=р/σ_в=1,5...2,0,To _p = p / σ _in = 1.5 ... 2.0,

где р - давление при иглофрезеровании, МПа;where p is the pressure during acupuncture, MPa;

σ_в - предел прочности материала обрабатываемой заготовки, МПа.σ _in - the tensile strength of the material of the workpiece, MPa.

Выбор соответствующего давления р зависит от физико-механических свойств материала проволочного ворса, от жесткости и плотности последнего, а также от натяга Н [3].The choice of the corresponding pressure p depends on the physicomechanical properties of the material of the wire pile, on the rigidity and density of the latter, as well as on the interference fit [3].

При отделочной обработке металлов предлагаемым устройством твердость обработанной поверхности не повышается, в результате улучшается качество обработки, шероховатость обрабатываемой поверхности, а также увеличивается производительность обработки и долговечность инструмента, упрощается его монтаж и демонтаж.When finishing metal processing with the proposed device, the hardness of the treated surface does not increase, as a result, the quality of processing, the roughness of the processed surface improves, as well as the processing productivity and durability of the tool, its installation and dismantling are simplified.

Источники информацииSources of information

1. А.с. СССР 1493248, МКИ А 46 В 7/08 // В 24 В 45/00. Устройство для обработки поверхностей. Перепичка Е.В. и Скалько Н.С. Заявка №3984461/31-12 заяв. 04.12.85. опуб. 15.07.89. Бюл. №26 - прототип.1. A.S. USSR 1493248, MKI A 46 V 7/08 // 24 V 45/00. Device for surface treatment. Perepichka E.V. and Skalko N.S. Application No. 3984461 / 31-12 application. 12/04/85. publ. 07/15/89. Bull. No. 26 is a prototype.

2. Абугов А.Л. Иглофреза для подготовки поверхностей под покрытия // Машиностроитель, -1990. -№10. -С.19.2. Abugov A.L. Acupuncture for preparing surfaces for coatings // Mashinostroitel, -1990. -№10. -C.19.

3. Гавриленко И.Г. Способ совмещения предварительной и окончательной иглофрезерной зачистки цилиндрических деталей // Автоматизация и современные технологии. -1992. -№9. -С.27-30.3. Gavrilenko I.G. A method of combining preliminary and final needle-milling stripping of cylindrical parts // Automation and modern technology. -1992. -№9. -S.27-30.

Claims

1. A device for machining a surface, comprising a drive disk with tufts of wire pile placed around its circumference, characterized in that the disk is installed at an acute angle to the surface to be machined, and the working surface of the beams is aligned at the same acute angle to a plane perpendicular to the axis of rotation, the ratio of the length of the depression between the beams to the width of the beam is 0.5 ... 1, and for the elastic clamping of the wire pile it is equipped with elastic supports in the form of plates.

2. The device according to claim 1, characterized in that the disk is connected to the mandrel by means of elastic mutually perpendicular plates located along the axis and two thrust bearings located at the ends of the disk, while the elastic plates are fixed on the hub of the disk between the elastic elements.