RU2401190C1

RU2401190C1 - Device to feed solid lubricant onto grinding wheel surface

Info

Publication number: RU2401190C1
Application number: RU2009112463/02A
Authority: RU
Inventors: Леонид Викторович Худобин (RU); Леонид Викторович Худобин; Александр Васильевич Рудецкий (RU); Александр Васильевич Рудецкий
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2010-10-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed device comprises solid lubricant (SL) pot, heat element arranged at pot bottom, SL temperature control element connected with the pot and heat element, mixer with SL feed tube arranged at pot top part. Proposed device comprises also a nozzle electrically isolated from the pot and mixer and connected in electric circuit, compressed air preparation device, system of pipelines and starting-regulating hardware. The latter is made up of time relay and normally-closed three-line two-position air control valve with direct electromagnetic control. Proposed design allows stabilising SL contact in droplet spray cone, hence, applying melted SL on grinding wheel work surface in intermittent pulses (minor doses) in every grinding wheel overtravel beyond end face of machine workpiece when grinding wheel is removed partially from machined bore.

EFFECT: higher surface quality, reduced costs.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке заготовок деталей машин резанием с применением шлифовальных кругов (ШК), твердых и пластичных смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС).The invention relates to the field of engineering, namely to the processing of workpieces of machine parts by cutting using grinding wheels (HK), solid and plastic lubricating-cooling technological means (SOTS).

Известно устройство для нанесения твердого смазочного материала (ТСМ) на ШК (см. Веткасов Н.И. Шлифование с нанесением ТСМ в расплавленном состоянии на рабочую поверхность ШК / Н.И.Веткасов, А.В.Хазов // Вестник УлГТУ. - Ульяновск, 2008. - №2. - С.46, рис. 1), включающее бачок для ТСМ, тепловой элемент, установленный в нижней части бачка, устройство регулирования температуры ТСМ, связанное с бачком и тепловым элементом, смеситель с питающей трубкой для подвода ТСМ, установленный в верхней части бачка, устройство подготовки сжатого воздуха, пускорегулирующую аппаратуру и систему трубопроводов.A device for applying a solid lubricant (TCM) on a barcode (see. N. Vetkasov. Grinding with a TCM application in a molten state on the working surface of the barcode / N.I. Vetkasov, A.V. Khazov // Bulletin of Ulyanovsk State Technical University. - Ulyanovsk , 2008. - No. 2. - P.46, Fig. 1), including a tank for FCM, a thermal element installed in the lower part of the tank, a temperature control device TCM associated with the tank and a thermal element, a mixer with a feed tube for supplying TCM installed in the upper part of the tank, compressed air preparation device, ballast guide apparatus and piping system.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство при внутреннем шлифовании (ВШ) не позволяет стабильно наносить ТСМ на рабочую поверхность ШК, так как в этом устройстве в смеситель поступает сжатый воздух, имеющий температуру окружающей среды (в производственных условиях t=18…20°C), смеситель находится снаружи теплоизолированного бачка. ТСМ, нагретый в бачке ТСМ до температуры плавления (например, для парафина t_плавл=54°С, см. Кухлинг X. Справочник по физике. - М.: Мир, 1983. - С.465), переходит в жидкое агрегатное состояние и, попадая в смеситель, смешивается с более холодным сжатым воздухом, подаваемым под давлением 0,26…0,46 МПа из рабочей пневмосети. В результате смешивания большая часть расплавленного ТСМ застывает в самом смесителе, и лишь незначительная его доля в виде воздушно-капельной смеси транспортируется напором сжатого воздуха к соплу, имеющему вид конического диффузора, которое направляет его на поверхность ШК. С течением времени нарост застывшего ТСМ в смесителе увеличивается, доля эффективно используемого для нанесения на ШК расплавленного ТСМ уменьшается и может наступить момент, когда нарост из застывшего ТСМ полностью перекроет выход сжатого воздуха из смесителя, в результате чего на рабочую поверхность ШК будет нанесено недостаточное количество ТСМ или же смазочный слой будет отсутствовать вообще, вследствие чего шлифование будет осуществляться всухую. Это приведет к повышению теплосиловой напряженности шлифования, что негативно скажется на качестве обработанных деталей. Используемая пускорегулирующая аппаратура (пневмораспределитель) не обладает необходимым быстродействием и, следовательно, не позволяет стабильно наносить ТСМ на рабочую поверхность ШК кратковременными импульсами (небольшими дозами); после закрытия клапана в пневмораспределителе происходит непродолжительное неконтролируемое распыление ТСМ на ШК в виде отдельных фрагментов смазки, представляющих собой парафиновые нити и капли, вызванное наличием избыточного давления в трубопроводе. Наличие утечки сжатого воздуха из смесителя в бачок через отверстие для установки питающей трубки приводит к распространению на рабочем месте испарений из бачка.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that the known device during internal grinding (HW) does not allow stably applying FCM to the working surface of the HQ, since in this device compressed air with ambient temperature enters the mixer environment (in production conditions t = 18 ... 20 ° C), the mixer is located outside the insulated tank. FCM heated in the tank TCM to the melting temperature (for example, for paraffin _tmelt = 54 ° C, see Kuhling X. Handbook of Physics. - M .: Mir, 1983. - P.465), goes into a liquid state of aggregation and , getting into the mixer, mixes with cooler compressed air supplied under pressure of 0.26 ... 0.46 MPa from the working pneumatic network. As a result of mixing, most of the molten TCM solidifies in the mixer itself, and only a small fraction of it in the form of an air-droplet mixture is transported by compressed air to a nozzle in the form of a conical diffuser that directs it to the surface of the barcode. Over time, the build-up of solidified TCM in the mixer increases, the fraction of molten TCM used effectively for applying to the barcode decreases and there may come a time when the build-up of solidified TCM completely shuts off the compressed air output from the mixer, as a result of which insufficient amount of TCM will be applied to the working surface of the barcode or the lubricant layer will be absent altogether, as a result of which grinding will be carried out dry. This will lead to an increase in the thermal strength of grinding, which will negatively affect the quality of the machined parts. The used ballasting equipment (pneumatic distributor) does not have the necessary speed and, therefore, does not allow stably applying FCM to the working surface of the HQ with short-term pulses (small doses); after the valve is closed in the pneumatic distributor, a short uncontrolled spraying of the FCM on the HF occurs in the form of separate lubricant fragments, which are paraffin filaments and droplets, caused by the presence of excess pressure in the pipeline. The presence of compressed air leakage from the mixer into the tank through the hole for installing the supply tube leads to the spread of fumes from the tank at the workplace.

Известно устройство для подачи смазки на ШК (патент РФ №2238842 С1, МПК⁷ В24В 55/02, опубл. 27.10.04. в БИ №30), включающее бачок для ТСМ, тепловой элемент, установленный в нижней части бачка, устройство регулирования температуры ТСМ, связанное с бачком и тепловым элементом, смеситель с питающей трубкой для подвода ТСМ, установленный в верхней части бачка, сопло, электрически изолированное от бачка и смесителя и включенное в электрическую цепь, устройство подготовки сжатого воздуха, пускорегулирующую аппаратуру и систему трубопроводов, принятое за прототип.A device for supplying lubricant to a barcode is known (RF patent No. 2238842 C1, IPC ⁷ V24V 55/02, publ. 10/27/04 in BI No. 30), including a tank for FCM, a thermal element installed in the lower part of the tank, a temperature control device TCM associated with the tank and the thermal element, a mixer with a feed tube for supplying the TCM installed in the upper part of the tank, a nozzle electrically isolated from the tank and the mixer and included in the electrical circuit, compressed air preparation device, ballasts and piping system, taken as prot otip.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство при ВШ не позволяет стабильно наносить ТСМ на рабочую поверхность ШК кратковременными импульсами (небольшими дозами) при каждом выходе (перебеге) ШК за торец обрабатываемой заготовки, когда ШК лишь частично выводится из обрабатываемого отверстия, так как используемая пускорегулирующая аппаратура (пневмораспределитель) не обладает необходимым быстродействием; радиальный подвод ТСМ в смеситель, через питающую трубку, не позволяет перемещать трубку в осевом направлении относительно сопла, и тем самым регулировать толщину наносимого слоя ТСМ на ШК; после закрытия клапана в пневмораспределителе происходит непродолжительное неконтролируемое распыление ТСМ на рабочую поверхность ШК в виде отдельных фрагментов смазки, представляющих собой парафиновые нити и капли, вызванное наличием избыточного давления в трубопроводе.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted for the prototype include the fact that the known device in VS does not allow stably applying FCM to the working surface of the barcode with short-term pulses (small doses) at each exit (overrun) of the barcode at the end the workpiece when the bar is only partially removed from the hole being machined, since the ballast equipment used (pneumatic distributor) does not have the necessary speed iem; the radial supply of TCM to the mixer, through the supply tube, does not allow the tube to be moved in the axial direction relative to the nozzle, and thereby control the thickness of the applied TCM layer on the barcode; after closing the valve in the pneumatic distributor, a short uncontrolled spraying of FCM on the working surface of the HF occurs in the form of separate lubricant fragments, which are paraffin filaments and droplets, caused by the presence of excess pressure in the pipeline.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Резкое повышение в последнее время требований к конкурентоспособности продукции машиностроения сделало особенно актуальной проблему повышения качества поверхностей обрабатываемых заготовок деталей машин на операциях шлифования. Одним из путей решения указанной проблемы является рационализация применения СОТС.The recent sharp increase in the requirements for the competitiveness of engineering products has made the problem of improving the quality of the surfaces of workpieces of machine parts processed during grinding operations particularly urgent. One way to solve this problem is to rationalize the use of SOTS.

Технический результат - повышение качества поверхностей деталей машин и уменьшение доли затрат на СОТС в себестоимости продукции.The technical result is an increase in the quality of the surfaces of machine parts and a decrease in the share of costs for SOTS in the cost of production.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что заявляемое устройство, как и известное устройство, принятое за прототип, состоит из бачка для ТСМ, теплового элемента, установленного в нижней части бачка, устройства регулирования температуры ТСМ, связанного с бачком для ТСМ и тепловым элементом, смесителя с питающей трубкой для подвода ТСМ, установленного в верхней части бачка, сопла, электрически изолированного от бачка для ТСМ и смесителя и включенного в электрическую цепь, устройства подготовки сжатого воздуха, пускорегулирующей аппаратуры и системы трубопроводов.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the claimed device, like the known device adopted for the prototype, consists of a tank for TCM, a thermal element installed in the lower part of the tank, a temperature control device for TCM associated with the tank for TCM and a thermal element , a mixer with a feed tube for supplying TCM installed in the upper part of the tank, a nozzle electrically isolated from the tank for TCM and the mixer and included in the electric circuit, the preparation device is compressed of air, ballasts and piping systems.

Особенность заключается в следующем: пускорегулирующая аппаратура установлена после устройства подготовки сжатого воздуха, что позволяет установить эту аппаратуру вблизи смесителя и тем самым обеспечить нанесение ТСМ на рабочую поверхность ШК кратковременными импульсами (небольшими дозами); радиальный подвод питающей трубки к смесителю с уплотнением отверстия для подвода при помощи манжеты позволяет переналаживать устройство путем осевого перемещения питающей трубки; в качестве пускорегулирующей аппаратуры использовали реле времени и нормально-закрытый трехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель с прямым электромагнитным управлением, что позволяет повысить быстродействие пускорегулирующей аппаратуры и при отсутствии управляющего сигнала сбрасывать в атмосферу сжатый воздух из трубопровода, находящегося между трехлинейным двухпозиционным пневмораспределителем с прямым электромагнитным управлением и соплом, тем самым предотвращая непродолжительное неконтролируемое распыление ТСМ на рабочую поверхность ШК в виде отдельных фрагментов смазки, представляющих собой парафиновые нити и капли.The feature is as follows: ballasts are installed after the compressed air preparation device, which allows you to install this equipment near the mixer and thereby ensure that FCM is applied to the working surface of the barcode with short-term pulses (small doses); radial supply of the supply tube to the mixer with a seal of the inlet for the inlet using the cuff allows you to re-arrange the device by axial movement of the supply tube; As a ballasts, we used a time relay and a normally-closed three-line on-off pneumatic directional control valve, which improves the speed of the control equipment and, in the absence of a control signal, discharges compressed air into the atmosphere from a pipeline located between a three-way on-off pneumatic directional control valve and a nozzle, thereby preventing short uncontrolled spraying of TCM on the working surface of the barcode in the form of individual lubricant fragments, which are paraffin filaments and drops.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result.

На чертеже представлена схема устройства для подачи ТСМ на ШК.The drawing shows a diagram of a device for supplying FCM to the bar.

Устройство для подачи ТСМ на ШК содержит устройство подготовки сжатого воздуха, включающее кран (вентиль) 1; фильтр-влагоотделитель 2; редукционный клапан 3 с манометром; систему трубопроводов 4; питающее устройство, состоящее из потенциометра 5, бачка для ТСМ, состоящего из внешнего 6 и внутреннего 7 корпусов и слоя 8 теплоизоляционного материала (далее позиции 6, 7 и 8 объединены под общим наименованием «бачок»); смеситель 9; манжет 10; болт 11; трубку 12 для подвода к смесителю расплавленного ТСМ с установленным на ее заборном конце обратным клапаном 13; тепловой элемент 14 и сопло 15, защищенные оболочкой из теплоизоляционного влагонепроницаемого материала 16. Тепловой элемент изолирован от смесителя 9 диэлектрической втулкой 17 (далее позиции 14, 15, 16 и 17 объединены под общим названием «сменное сопло»). Между сменным соплом и смесителем 9 установлена прокладка 18, в свою очередь, смеситель 9 расположен в бачке для ТСМ и крепится к нему гайкой 19. Тепловой элемент 20 установлен в нижней части бачка и связан с потенциометром 5, который, в свою очередь, соединен с датчиком температуры, установленным в тепловом элементе 20. Пускорегулирующая аппаратура состоит из нормально-закрытого трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 21 с прямым электромагнитным управлением, реле времени 22, соединительного кабеля 23 и концевого включателя 24.A device for supplying FCM to the CC contains a device for preparing compressed air, including a valve (valve) 1; dehumidifier filter 2; pressure reducing valve 3 with pressure gauge; piping system 4; a feeding device, consisting of a potentiometer 5, a tank for FCM, consisting of external 6 and internal 7 buildings and layer 8 of thermal insulation material (hereinafter, positions 6, 7 and 8 are combined under the general name "tank"); mixer 9; cuffs 10; bolt 11; a tube 12 for supplying a molten TCM to the mixer with a check valve 13 installed at its intake end; the thermal element 14 and the nozzle 15, protected by a shell of heat-insulating moisture-proof material 16. The thermal element is isolated from the mixer 9 by a dielectric sleeve 17 (hereinafter, positions 14, 15, 16 and 17 are combined under the general name "replaceable nozzle"). Between the exchangeable nozzle and mixer 9, a gasket 18 is installed, in turn, the mixer 9 is located in the tank for the TCM and is attached to it with a nut 19. The thermal element 20 is installed in the lower part of the tank and is connected to a potentiometer 5, which, in turn, is connected to a temperature sensor installed in the thermal element 20. The control gear consists of a normally-closed three-line on-off pneumatic distributor 21 with direct electromagnetic control, a time relay 22, a connecting cable 23 and an end switch 24.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Перед началом работы на шлифовальном станке оператор устанавливает сменное сопло и путем осевого перемещения трубки 12 устанавливает расчетное расстояние между торцами сопла 15 и трубки 12. Затем в бачок закладывают ТСМ (например, парафин) и расплавляют его, переводя ТСМ в жидкое агрегатное состояние, и поддерживают его температуру выше пороговой температуры остывания. После перехода ТСМ в жидкое агрегатное состояние подают напряжение на нагревательный элемент 14, находящийся в сменном сопле, в результате чего оно нагревается до температуры, несколько превышающей температуру плавления используемого ТСМ. Из заводской пневмосети под давлением 0,46…0,6 МПа подают сжатый воздух, который, пройдя устройство подготовки сжатого воздуха (поз. 1, 2, 3 и 4), подается в полость Р трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 21 с прямым электромагнитным управлением. Затем на реле времени 22 задается выдержка управляющего сигнала и подается на него питающее напряжение. Далее при замыкании концевого включателя 24, когда ШК 25, вращающийся с окружной скоростью V_к, выведен из обрабатываемого отверстия заготовки 27, вращающейся с окружной скоростью V_з, на длину его перебега, подается управляющий сигнал с реле времени 22 через кабель 23 на трехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель 21 с прямым электромагнитным управлением. Сжатый воздух из полости Р подается в полость А, и далее по трубопроводу 4 в смеситель 9; при этом, проходя через расплавленный ТСМ, воздух нагревается до температуры расплавленного ТСМ и, продолжая двигаться по смесителю 9, перед сменным соплом смешивается с расплавленным ТСМ, поступающим в смеситель 9 через обратный клапан 13 по трубке 12 из бачка для ТСМ. При смешивании нагретого воздуха с находящимся в жидком агрегатном состоянии расплавленным ТСМ образуется воздушно-капельная смесь, которая в полном объеме (без образования в смесителе 9 нароста из ТСМ) транспортируется через нагретое для предотвращения застывания смеси сменное сопло на рабочую поверхность вращающегося ШК 25 и создает на ней равномерный слой ТСМ 26. Продолжительность нанесения и соответственно толщина слоя ТСМ 26 на ШК 25 определяется конкретными условиями шлифования. Слой ТСМ 26, нанесенный на рабочую поверхность ШК 25, надежно защищает абразивные зерна от непосредственного контакта с материалом обрабатываемой заготовки 27. Это способствует уменьшению трения, а значит и теплосиловой напряженности ВШ, в результате чего улучшается качество поверхностей деталей машин и создаются предпосылки для повышения производительности обработки за счет форсирования режима ВШ.The operation of the device is as follows. Before starting work on the grinding machine, the operator sets up a replaceable nozzle and, by axial movement of the tube 12, sets the calculated distance between the ends of the nozzle 15 and the tube 12. Then, the TCM (for example, paraffin) is placed in the tank and melted, turning the TCM into a liquid aggregate state, and support its temperature is above the threshold cooling temperature. After the transition of the TCM to the liquid state of aggregation, voltage is applied to the heating element 14 located in the replaceable nozzle, as a result of which it is heated to a temperature slightly higher than the melting temperature of the used TCM. Compressed air is supplied from the factory pneumatic network at a pressure of 0.46 ... 0.6 MPa, which, having passed the compressed air preparation device (items 1, 2, 3 and 4), is supplied to cavity P of a three-line on-off pneumatic distributor 21 with direct electromagnetic control. Then, the time relay 22 sets the control signal exposure and a supply voltage is applied to it. Further, when the limit switch 24 is closed, when the ШК 25, rotating at a peripheral speed V _k , is removed from the workpiece hole 27, rotating at a peripheral speed V _s , for its overrun length, a control signal is supplied from the time relay 22 via a cable 23 to a three-line on-off pneumatic distributor 21 with direct electromagnetic control. Compressed air from the cavity P is supplied to the cavity A, and then through the pipe 4 to the mixer 9; at the same time, passing through the molten TCM, the air is heated to the temperature of the molten TCM and, continuing to move through the mixer 9, is mixed with the molten TCM in front of the replacement nozzle, which enters the mixer 9 through the check valve 13 through the tube 12 from the TCM tank. When heated air is mixed with molten TCM in a liquid state of aggregation, an air-droplet mixture is formed, which is completely (without the formation of a build-up of TCM in the mixer 9) transported through a replaceable nozzle heated to prevent the mixture from solidifying, onto the working surface of rotating ШК 25 and creates a uniform TCM 26 layer. The duration of application and, accordingly, the thickness of the TCM 26 layer on ШК 25 is determined by the specific grinding conditions. The TSM 26 layer deposited on the working surface of ШК 25 reliably protects abrasive grains from direct contact with the material of the workpiece 27. This helps to reduce friction, and hence the heat stress of the VS, which improves the quality of the surfaces of machine parts and creates prerequisites for increasing productivity processing by forcing the VS mode.

После отключения управляющего сигнала в трехлинейном двухпозиционном пневмораспределителе 21 с прямым электромагнитным управлением полость А соединяется с полость R и происходит сброс в атмосферу избыточного давления в трубопроводе 4, располагающемся за трехлинейным двухпозиционным пневмораспределителем 21 с прямым электромагнитным управлением. Тем самым предотвращается непродолжительное неконтролируемое распыление ТСМ на рабочую поверхность ШК в виде отдельных фрагментов смазки, представляющих собой парафиновые нити и капли.After the control signal is turned off in the three-line on-off pneumatic directional control valve 21, cavity A is connected to the cavity R and the overpressure is released into the atmosphere in the pipe 4 located behind the three-line on-off pneumatic directional control valve 21. This prevents the short uncontrolled spraying of FCM on the working surface of the barcode in the form of separate lubricant fragments, which are paraffin filaments and droplets.

Claims

A device for supplying solid lubricant (TCM) to the grinding wheel containing a tank for TCM, a thermal element installed in the lower part of the tank, a temperature control device for TCM connected to the tank and a thermal element, a mixer with a feed tube for supplying TCM installed in the upper parts of the tank, nozzle, electrically isolated from the tank and the mixer and included in the electrical circuit, a compressed air preparation device, ballasts and piping, characterized in that the ball valve The monitoring equipment is made in the form of a time relay and a normally closed three-line on-off pneumatic directional control valve.