SU1161348A1

SU1161348A1 - Contact roller

Info

Publication number: SU1161348A1
Application number: SU833608215A
Authority: SU
Inventors: Boris I Nikulkin; Aleksej I Fedotov; Igor S Bolshakov
Original assignee: Severo Zapad Zaoch Polt Inst; Le Polt I Im M I Kalinina; Le Proizv Ob Le Z Turbinnykh L
Priority date: 1983-06-15
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1985-06-15

Description

Изобретение относится к области абразивной обработки деталей бесконечными абразивными лентами и касается в частности, конструкции контактных роликов ленточношлифовального станка.The invention relates to the field of abrasive machining of parts with endless abrasive belts and relates in particular to the design of the contact rollers of a belt grinder.

Целью изобретения является повышение демпфирующих свойств ролика и снижение автоколебаний последнего путем обеспечения постоянной контактной (рабочей) жесткости по всей толщине эластичного обода в радиальном направлении и периодически изменяемой относительно середины поперечного сечения ролика в окружном и осевом направлениях.The aim of the invention is to increase the damping properties of the roller and reduce self-oscillations of the latter by providing constant contact (working) stiffness throughout the thickness of the elastic rim in the radial direction and periodically changing relative to the center of the cross section of the roller in the circumferential and axial directions.

На фиг. 1—3 показаны ролики с различным выполнением упругих элементов; на фиг. 4—6 сечения упругих элементов соответственно фиг. 1—3 (А—А; Б—Б и В—В соответственно),; на фиг. 7 — вид Д на фиг. 1—3 соответственно; на фиг. 8 — сечение Г—Г на фиг. 7; на фиг. 9 — развертка эластичного обода ролика (с прямолинейной образующей периферией); на фиг. 10 — сечение Е—Е на фиг. 9.FIG. 1-3 shows the rollers with different implementation of elastic elements; in fig. 4-6 sections of elastic elements, respectively, FIG. 1-3 (A – A; B – B and B – B, respectively); in fig. 7 is a view of D in FIG. 1-3, respectively; in fig. 8 - section G - G in FIG. 7; in fig. 9 - scanning the elastic rim of the roller (with rectilinear peripheral edge); in fig. 10 - section E — E in FIG. 9.

Контактный ролик ленточно-шлифовального станка составлен из соосно расположенных подвижного цилиндра 1, несущего на периферии эластичный обод 2, например, выполненного из резины с модулем упругости 40 кг/см², и цилиндра 3.Contact roller belt grinding machine composed of coaxially arranged rolling cylinder 1, carrying on the periphery of the elastic rim 2, for example, made of rubber with a modulus of elasticity of 40 kg / cm ² and cylinder 3.

Цилиндры 1 и 3 связаны между собой упругими элементами 4.Cylinders 1 and 3 are interconnected by elastic elements 4.

В эластичном ободе 2 выполнены конические отверстия, обеспечивающие переменную по толщине эластичного обода контактную жесткость и работоспособность ролика при черновом и тонком шлифовании как в начальный период, так и по мере затупления абразивных зерен. Отверстия расположены группами на участках периодически изменяемой ширины К по закону -^-Дп "д, где Ь — целое число, равное отношению длины окружности по периферии обода 2 к окружному шагу 1 расположения участков с отверстиями; У — угловая координата ролика на половине его высоты Н, участвующей в контакте с обрабатываемой деталью (например, для ролика с прямолинейной образующей (фиг. 9) — на половине'высоты Н ролика). Участки периферии обода 2 с отверстиями смещены относительно середины поперечного сечения ролика и в направлении линии окружности на половину шага 1 ' который кратен длинеЗГЦ окружности обода, 2, т. е. группы отверстий (участки) расположены в шахматном порядке. Шаг I кратен ίίΰ окружности обода 2 и равен отношению скорости вращения ленты Ул, допускаемой условием, прочности ленты и эластичного обода 2, к частоте β свободных крутильных колебаний подвижного цилиндра 1 с ободом 2, установленного на. упругих элементах 4. При этом шаг 1 расположения участков с отверстиями выполнен меньшеConical holes are made in the elastic rim 2, which provide for the contact stiffness and roller performance variable for the thickness of the elastic rim during roughing and fine grinding both in the initial period and as the abrasive grains become blunt. The holes are arranged in groups on sections of periodically variable width K according to the law - ^ - Dp "d, where b is an integer equal to the ratio of the circumference along the periphery of the rim 2 to the circumferential step 1 of the arrangement of sections with holes; Y is the angular coordinate of the roller at half its height N participating in contact with the workpiece (for example, for a roller with a straight line generatrix (Fig. 9) - at half of the height H of the roller). The periphery of the rim 2 with the holes is offset relative to the center of the cross section of the roller and in the direction of the line circumferentially half of step 1 'which is a multiple of the length of the circle circumference of the rim, 2, i.e. groups of holes (sections) are arranged in a checkerboard pattern. Step I is a multiple of ίίΰ circumference of the rim 2 and is equal to the ratio of the tape rotation speed Ul, allowed by the condition, strength of the tape and elastic rim 2, to the frequency β of free torsional vibrations of the movable cylinder 1 with the rim 2 mounted on the elastic elements 4. In this case, step 1 of the arrangement of the portions with holes is less

в 1,2—2,5 раза, чем отношение скорости вращения ленты Уп, допускаемой условиями прочности ленты и эластичного обода 2, к частоте свободных изгибных колебаний ролика на шпинделе — оси. Ширина Ь участков с отверстиями в любом поперечном сечении обода 2 в направлении линии окружности составляет не более, чем половину высоты ролика, участвующего в контакте с обрабатываемой деталью.1.2-2.5 times the ratio of the speed of rotation of a pack, the allowable strength of a tape and elastic rim 2, to the frequency of free flexural vibrations of a roller on a spindle-axis. The width L of the sections with holes in any cross section of the rim 2 in the direction of the circumference line is no more than half the height of the roller participating in contact with the workpiece.

Изобретение обеспечивает выполнение контакта ролика с контактной жесткостью, постоянной по ширине эластичного обода в радиальном направлении и периодически изменяемой относительно середины поперечного сечения ролика в окружном и осевом направлениях.The invention provides the implementation of the contact roller with contact stiffness, constant across the width of the elastic rim in the radial direction and periodically variable relative to the center of the cross section of the roller in the circumferential and axial directions.

Упругие элементы 4, соединяющие подвижный цилиндр 1 и Цилиндр 3, выполнены в виде пластин или прямоугольного бруса, или изогнутых пластин, или составлены из нескольких смежно расположенных спиц круглого сечения и т. п. При этом главная ось наибольшей их жесткости развернута относительно плоскости вращения ролика под одинаковым острым углом к оси ролика, например, под углом « = 46—60°, а жесткость упругих элементов 4 в радиальном направлении превышает в несколько раз, например в 3 и более раз, их жесткость в осевом направлении. Упругие элементы 4 выполнены с размерами и жесткостью, обеспечивающей превышение частоты свободных крутильных колебаний подвижного цилиндра 1 с эластичным ободом 2 в направлении главной оси ι над собственной частотой изгибных колебаний ролика в сборе на шпин деле станка. На фиг. 1—6 представлены варианты упругих элементов, выполненных в виде нескольких смежно расположенных спиц круглого сечения или нескольких смежно расположенных пластинчатых пружин, ли бо в виде одиночных пластинчатых пружин, которые размещены с диаметрально противоположных сторон цилиндра 3 с равномерным угловым шагом %.The elastic elements 4 connecting the movable cylinder 1 and the cylinder 3 are made in the form of plates or a rectangular bar, or curved plates, or are composed of several adjacent circular spokes, etc. The main axis of their greatest rigidity is rotated relative to the plane of rotation of the roller at the same acute angle to the axis of the roller, for example, at an angle = 46-60 °, and the rigidity of the elastic elements 4 in the radial direction exceeds several times, for example 3 or more times, their rigidity in the axial direction. The elastic elements 4 are made with dimensions and stiffness that ensure that the frequency of free torsional vibrations of the movable cylinder 1 with elastic rim 2 in the direction of the main axis ι is exceeded over the natural frequency of the flexural oscillations of the roller assembly on the spin machine. FIG. 1-6, there are variants of elastic elements made in the form of several adjacent spokes of circular cross section or several adjacently arranged leaf springs, or in the form of single leaf springs that are placed on diametrically opposite sides of the cylinder 3 with a uniform angular step%.

Ролик работает следующим образом.The video works as follows.

В процессе ленточного шлифования сообщают продольную подачу детали со скоростью Уз , например, в диапазоне 30— 20 м/мин, а абразивной ленте, огибающей эластичный обод 2 контактного ролика, вращение со скоростью у, например, в диапазоне VI = 3—20,0 м/с, допускаемой прочностью ленты и ленточного обода 2.In the process of belt grinding, the longitudinal feed of the part with a speed Oz is reported, for example, in the range of 30–20 m / min, and the abrasive tape, the envelope of the elastic rim 2 of the contact roller, rotation with speed y, for example, in the range VI = 3–20.0 m / s, the permissible strength of the tape and tape rim 2.

Ленту подводят в соприкосновение с деталью, поджимают ее к детали эластичным ободом 2 контактного ролика с постоянным усилием и обеспечивают площадку контакта ленты с деталью по высоте Н ролика. При этом обеспечиваются постоянная во времени суммарная величина упругих деформаций в нормальном направлении и переменная деформация по ширине площадки кон3The tape is brought into contact with the part, pressing it to the part with an elastic rim 2 of a contact roller with a constant force and provides a platform for the contact of the tape with the part along the height H of the roller. At the same time, the total elastic strain in the normal direction is constant over time and variable strain across the width of the platform kon3

11613481161348

4four

такта. В момент контакта периферии участка обода 2 с лентой, не несущего в эластичном слое отверстий, происходит малая контактная деформация этой части обода 2, повышается давление абразивной ленты на деталь, возрастают пластические деформации металла и интенсифицируется его удаление с заготовки. Вращением ролика обеспечивают периодическое смещение участка эластичного слоя 2 ролика, не несущего на периферии отверстий и обладающего более высокой жесткостью, по всей ширине шлифуемой детали на площадке контакта по синусоидальной траектории. При этом изменяются силы резания в осевом и синфазно в крутильном направлениях, а также упругие силы с частотой V = в элементах 4 ролика, а на обработанной поверхности образуется микрорельеф с перекрестным направлением рисок на части длины площадки контакта. При последующем дви·, жении на этой половине ширины детали участков обода 2 эластичного слоя с отверстиями, расположенными на другой половине высоты ролика с пониженной контактной жесткостью эластичного слоя, уменьшается усилие прижима ленты участком обода 2 с отверстиями к обрабатываемой детали за счет отжима ленты и сглаживаются и срезаются навалы и выступы шероховатости, т. е. уменьшается высота микрорельефа обработанной поверхности и формируется износоустойчивый микрорельеф и упрочненный поверхностный слой детали. Вследствие периодической смены контактных деформаций по высоте ролика и периодического снижения удельного давления по ширине шлифуемого участка образуется микрорельеф с перекрестными рисками, что повышает интенсивность съема материала ленточным шлифованием и одновременно обеспечивается снижение шероховатости и создаются условия для совмещения операций предварительной и оконч.ательной обработки.tact At the moment of contact of the periphery of the area of the rim 2 with a tape that does not carry holes in the elastic layer, there is a small contact deformation of this part of the rim 2, the pressure of the abrasive tape on the part increases, plastic deformation of the metal increases and its removal from the workpiece is intensified. Rotation of the roller provides a periodical displacement of the section of the elastic layer 2 of the roller, which does not carry holes on the periphery and has a higher rigidity, across the entire width of the grinding part at the contact area along a sinusoidal path. This changes the cutting forces in the axial and in-phase in the torsion directions, as well as the elastic forces with a frequency V = in the 4-roller elements, and on the machined surface a micro-relief is formed with the cross-direction of the marks on the part of the contact area length. During the subsequent movement, on this half of the width of the part of the rim sections 2 of the elastic layer with holes located on the other half of the height of the roller with reduced contact stiffness of the elastic layer, decreases the pressing force of the tape by the rim 2 with holes to the workpiece by spinning the tape and smoothes and heaps and roughness protrusions are cut off, i.e., the microrelief height of the machined surface decreases, and a wear-resistant microrelief and a hardened surface layer of the part is formed. Due to the periodic change of contact deformations along the height of the roller and the periodic reduction of the specific pressure across the width of the sanding area, a microrelief is formed with cross risks, which increases the material removal rate by belt grinding and at the same time the roughness is reduced and conditions for combining preliminary and final processing are created.

Периодическое изменение интенсивности съема материала по ширине шлифуемого участка и упругой силы в элементах 4 в крутильном и осевом направлениях вызывает связанные колебания подвижного цилиндра 1 с эластичным ободом 2 в крутильном направлении, а из-за наличия поворота упругих элементов 4 относительно плоскости вращения под одинаковым острым углом к оси ролика и упругих восстанавливающих сил на элементах 4 дополнительно и осевые колебания цилиндра 1 с ободом 2 и абразивной лентой относительно обрабатываемой детали. Причем изменение сил обработки и крутильно-осевые связанные колебания сообщаются ободу 2 с абразивной лентой с частотой \) = которая превышает в 1,2—2,5 раза частоту свободных изгибных колебаний ролика на шпинделе.Periodic change in the removal rate of the material across the width of the sanding section and the elastic force in the elements 4 in the torsional and axial directions causes associated oscillations of the moving cylinder 1 with the elastic rim 2 in the torsional direction, and due to the rotation of the elastic elements 4 relative to the plane of rotation at the same acute angle to the axis of the roller and the elastic restoring forces on the elements 4 additionally and axial oscillations of the cylinder 1 with the rim 2 and the abrasive belt relative to the workpiece. Moreover, the change in the machining forces and torsional-axial coupled vibrations are communicated to the rim 2 with an abrasive belt with a frequency of 1) = which exceeds by 1.2-2.5 times the frequency of free flexural vibrations of the roller on the spindle.

При этом наступает асинхронное гашение автоколебаний ролика с лентой и повышается стойкость ленты при одновременном улучшении качества обработанной поверхности и интенсивности сошлифовываемого материала. При выполнении шага 1 смещения участков с отверстиями в окружном направлении, равного отношению скорости вращения ленты и обода 2, допускаемой их прочностью, к частоте свободных крутильных колебаний подвижного цилиндра с ободом, в процессе ленточного шлифования возникают связанные резонансные крутильноосевые колебания обода 2, которые улучшают процессы формообразования микрорельефа с перекрестным расположением рисок, обеспечивают подавление изгибных автоколебаний ролика в сборе со шпинделем и лентой и повышение стойкости абразивной ленты в несколько раз при одновременном дополнительном увеличении нормальной силы прижима ролика с лентой к обрабатываемой по верхности и съема материала.At the same time, asynchronous damping of the self-oscillations of the roller with the tape occurs and the resistance of the tape increases while simultaneously improving the quality of the treated surface and the intensity of the ground material. When performing step 1, the sections with holes in the circumferential direction are equal to the ratio of the speed of rotation of the tape and rim 2, their strength allowed, to the frequency of free torsional vibrations of the movable cylinder with the rim, in the process of belt grinding, associated resonant torsional axis oscillations of the rim 2, which improve shaping the microrelief with a cross-lay of scratches, provide suppression of flexural self-oscillations of the roller assembly with spindle and tape and increase the durability of the abrasive tape several times while simultaneously increasing the normal force of the roller clip against the surface to be treated and material removal.

В процессе тонкого ленточного шлифования при малой величине нормальной силы прижима на .участке обода с отверстиями переменного сечения обеспечивается достаточно большая и равномерно распределенная по ширине участка контактная деформация эластичного слоя, достаточно большой радиальный отжим ленты и однородная шероховатость по ширине обрабатываемой детали. При обработке лентой с притупленными абразивными зернами, а также при черновой обработке, т. е. в условиях возникновения большой величины нормальной силы, в связи с возрастанием контактной жесткости отжим ленты возрастает несущественно и также обеспечивается работоспособность ролика и однородность шероховатости. При выполнении же отверстий постоянного сечения на обработанной поверхности появляются полосы с различной высотой шероховатости, повышается износ и уменьшается стойкость участков эластичного обода 2 с отверстиями.In the process of thin belt grinding with a small amount of normal clamping force on the rim section with holes of variable cross section, the contact deformation of the elastic layer is sufficiently large and uniformly distributed across the width of the section, a sufficiently large radial wringing of the tape and uniform roughness across the width of the workpiece. When processing tape with blunted abrasive grains, as well as roughing, i.e., under conditions of occurrence of a large amount of normal force, due to an increase in contact stiffness, squeezing the tape increases insignificantly and also ensures roller performance and roughness uniformity. When performing holes of constant cross section, stripes with different roughness height appear on the machined surface, wear increases and the durability of sections of the elastic rim 2 with holes decreases.

2 г2 g

11613481161348

Фиг. 7FIG. 7

Фиг.ЗFig.Z

11613481161348

Фиг. 9FIG. 9

(¾+У5) 2(1 мане(¾ + V5) 2 (1 mane

Е-ЕHER

Фиг. 10FIG. ten

Claims

CONTACT ROLLER belt grinding machine, the body of which consists of coaxially arranged cylinders interconnected by elastic elements, on the periphery of the outer cylinder is mounted an elastic rim to accommodate the abrasive tape, characterized in that, to increase the damping of the roller, conical holes are made in the rim, the bases of which are located on the periphery of the rim, with the holes placed in groups with periodically variable width, increasing in the direction to the ends of the roller, in a checkerboard pattern, moreover, the groups of holes are located symmetrically with respect to the average cross-section of the roller, and the elastic elements of the latter are set so that their main axes of rigidity are directed at an acute angle to the axis of the roller.

1161348

2

one