RU2120368C1

RU2120368C1 - Method of combined quasiintermittent finishing

Info

Publication number: RU2120368C1
Application number: RU96116348A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Степанов; Б.И. Афонасьев; М.А. Бурнашов; М.Ф. Селеменев
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 1998-10-20

Abstract

FIELD: machining; effective finishing of blanks from various metals predisposed to defects. SUBSTANCE: blank and combined tool head with grinding wheel and disk with honing sticks located on it are set in rotary motion and in motion for feed along surface being treated. Finishing is effected with the aid of wheel and disk provided with honing sticks expandable in radial direction. Working layers of tools are made with axial shift in way of longitudinal feed for performing longitudinal reciprocating oscillatory motion. Honing sticks are mounted on disk for circumferential rolling over surface being treated. EFFECT: enhanced resistance of cutting tools; increased productivity and improved quality of finishing. 2 dwg, 1 App

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке материалов резанием, и может быть использовано на машиностроительных предприятиях для эффективной чистовой обработки заготовок из различных металлов, предрасположенных к дефектообразованию. The invention relates to mechanical engineering, namely to the processing of materials by cutting, and can be used at engineering enterprises for the effective finishing of workpieces from various metals predisposed to defect formation.

Известен способ чистовой обработки абразивными брусками, которые устанавливают в головке оппозитно по отношению к обрабатываемой детали, поджимают к ней и сообщают вращение головке и детали вокруг их осей, пересекающихся в плоскости симметрии профиля детали /1/. A known method of finishing with abrasive bars, which are installed in the head opposite to the workpiece, is pressed to it and the rotation of the head and parts around their axes intersecting in the symmetry plane of the part profile / 1 / is reported.

Недостатком этого способа является невысокое качество заготовки и длительность обработки, т.к. при обработке внутренней поверхности детали, независимо от требуемой формы ее профиля, последний приобретает выпуклую круговую форму, что приводит к снижению долговечности заготовки. Кроме того, осуществление данного способа чистовой обработки требует усложнения кинематики известных станков. The disadvantage of this method is the low quality of the workpiece and the processing time, because when processing the inner surface of the part, regardless of the required shape of its profile, the latter acquires a convex circular shape, which reduces the durability of the workpiece. In addition, the implementation of this method of finishing requires the complexity of the kinematics of known machines.

В качестве прототипа выбран способ комбинированной обработки шлифованием и поверхностным пластическим деформированием, осуществляемый инструментом, состоящим из шлифовального круга с конической заборной частью и цилиндрического корпуса с деформирующими элементами, которому сообщают вращательное движение и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности /2/. В процессе обработки цилиндрическому корпусу с деформирующими элементами сообщается дополнительный поворот, ведущий к уменьшению амплитуды колебаний технологической системы и позволяющий повысить качество обработки. As a prototype, the method of combined processing by grinding and surface plastic deformation, carried out by a tool consisting of a grinding wheel with a conical intake part and a cylindrical body with deforming elements, to which the rotational movement and feed movement along the surface to be treated / 2 / was chosen, was selected. During processing, an additional rotation is communicated to the cylindrical body with deforming elements, leading to a decrease in the amplitude of oscillations of the technological system and to improve the quality of processing.

Недостатками этого способа являются: использование обратного хода инструмента приводит к излишнему деформированию и шелушению поверхностного слоя; предложенная конструкция корпуса с деформирующими элементами не позволяет восстанавливать режущие свойства шлифовального круга в процессе правки. The disadvantages of this method are: the use of the reverse stroke of the tool leads to excessive deformation and peeling of the surface layer; the proposed design of the body with deforming elements does not allow to restore the cutting properties of the grinding wheel during the dressing process.

Предложенное изобретение решает задачу повышения стойкости инструмента, производительности и качества обработки. The proposed invention solves the problem of increasing tool life, productivity and processing quality.

Это достигается тем, что при способе комбинированной квазипрерывистой чистовой обработки отверстий, при котором заготовке и комбинированной инструментальной головке с расположенными в ней шлифовальным кругом и диском с рабочими элементами сообщают вращательные движения и движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности, причем обработку ведут кругом и диском с абразивными разжимными в радиальном направлении брусками, а рабочие поверхности инструментов устанавливают с аксиальным смещением относительно продольной подачи для осуществления продольного возвратно-поступательного осциллирующего движения, причем абразивные бруски движутся в круговом направлении вместе с обрабатываемой заготовкой. This is achieved by the fact that with the method of combined quasi-continuous finishing of holes, in which the workpiece and the combined tool head with the grinding wheel and the disk with working elements located therein communicate rotational movements and the feed movement along the surface to be machined, the processing being carried out by a circle and an abrasive expandable disk in the radial direction with bars, and the working surfaces of the tools are set with axial displacement relative to the longitudinal feed for IMPLEMENT longitudinal reciprocating oscillatory motion, wherein the abrasive bars move in the circumferential direction together with the workpiece.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана схема предлагаемого способа комбинированной квазипрерывистой обработки; на фиг. 2 - развертка следа комбинированного инструмента на обрабатываемой поверхности. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed method of combined quasi-continuous processing; in FIG. 2 - scan trace of the combined tool on the work surface.

Согласно предлагаемому способу в процессе обработки за пол-оборота шпинделя 1 (фиг. 1) инструментальной головки зона резания "б-в", находящаяся на периферии шлифовального круга 2, переместится в положение "б₁-в₁", а за вторые пол-оборота она вернется в исходное положение. Следовательно за полный оборот шпинделя 1 со шлифовальным кругом 2 все его периферийные точки зоны резания совершат перемещение вдоль оси вращения, равное величине амплитуды A. Благодаря такому аксиальному смещению рабочего режущего слоя шлифовального круга 2 на участке A в поперечном сечении наблюдается прерывистое шлифование, которое сопровождается низкой температурой резания по сравнению с традиционным шлифованием, не наблюдаются на обрабатываемой поверхности прижоги и микротрещины.According to the proposed method, during processing for half a turn of the spindle 1 (Fig. 1) of the tool head, the cutting zone "b-c", located on the periphery of the grinding wheel 2, will move to the position "b ₁ -c ₁ ", and for the second half turnover it will return to its original position. Therefore, for a full revolution of the spindle 1 with the grinding wheel 2, all its peripheral points of the cutting zone will move along the axis of rotation equal to the amplitude A. Due to this axial displacement of the working cutting layer of the grinding wheel 2 in the section A in the cross section, intermittent grinding is observed, which is accompanied by low cutting temperature in comparison with traditional grinding, burns and microcracks are not observed on the treated surface.

Данное квазипрерывистое шлифование является непрерывным процессом резания, которое обеспечивает осцилляцию теплового поля вследствие прироста длины K контакта круга 2 и детали, равное
K=A+B_ш,
где
B_ш - высота шлифовального круга 2 в направлении его продольной подачи,
B_ш = B• cosα,
где
B - высота стандартного шлифовального круга 2;
α - угол наклона шлифовального круга 2.This quasi-continuous grinding is a continuous cutting process, which provides oscillation of the thermal field due to the increase in the contact length K of the circle 2 and the part, equal to
K = A + B _W ,
Where
B _W - the height of the grinding wheel 2 in the direction of its longitudinal feed,
B _W = B • cosα,
Where
B - the height of the standard grinding wheel 2;
α is the angle of inclination of the grinding wheel 2.

Угол наклона круга 2 позволяет увеличить количество абразивных зерен, участвующих в резании. Если при обычном традиционном шлифовании количество режущих зерен, участвующих в резании (по известным литературным источникам), составляет от 5% до 15%, то при данном квазипрерывистом шлифовании их количество увеличивается в n раз, которое можно определить по формуле:

Вслед за шлифовальным кругом 2 обрабатываемая поверхность подвергается чистовой обработке рабочими элементами 3, шарнирно закрепленными на диске 4, который с помощью подшипника 5 установлен под углом α на шпинделе 1. Абразивные бруски 3, имеющие возможность радиального перемещения и прижимаемые к обрабатываемой поверхности с определенным усилием специальными пружинами, обкатываются по обрабатываемой поверхности, совершая возвратно-поступательные осевые движения S_Б. Амплитуда A этого колебательного движения зависит от диаметра D инструмента, угла наклона α и определяется по формуле:
A = D•tgα,
Частота колебательного движения абразивных брусков 3 будет равна частоте вращения шпинделя инструментальной головки. Благодаря продольному колебательному движению и радиальному разжиму брусков 3 на обрабатываемой поверхности абразивными зернами образуются царапины, направление которых перпендикулярно предыдущим, полученных шлифовальным кругом 2 (фиг. 2). Несмотря на постоянные радиальные силы разжима брусков, они работают в условиях непрерывно изменяющихся давлений.The angle of inclination of the circle 2 allows you to increase the number of abrasive grains involved in cutting. If in conventional conventional grinding the number of cutting grains involved in cutting (according to well-known literature) is from 5% to 15%, then with this quasi-continuous grinding, their number increases by n times, which can be determined by the formula:

Following the grinding wheel 2, the surface to be machined is subjected to finishing by working elements 3 pivotally mounted on the disk 4, which is mounted using the bearing 5 at an angle α on the spindle 1. Abrasive bars 3, which can be radially moved and pressed against the surface to be machined with a certain force springs, run on the work surface, making a reciprocating axial motion S _B. The amplitude A of this oscillatory movement depends on the diameter D of the tool, the angle of inclination α and is determined by the formula:
A = D • tgα,
The frequency of oscillatory motion of the abrasive bars 3 will be equal to the frequency of rotation of the spindle of the tool head. Due to the longitudinal vibrational movement and the radial expansion of the bars 3, scratches are formed on the treated surface with abrasive grains, the direction of which is perpendicular to the previous ones, obtained by grinding wheel 2 (Fig. 2). Despite the constant radial forces of expansion of the bars, they work in conditions of continuously changing pressures.

Использование комбинированного инструмента предлагаемой конструкции позволяет вести обработку с использованием всей периферийной рабочей части инструмента с сохранением преимуществ процессов прерывистого шлифования и хонингования. Производительность такого способа чистовой комбинированной обработки можно повысить в 2...2,5 раза, а шероховатость поверхности - на 1-2 класса. При этом расход абразивного инструмента снижается на 30%. Using the combined tool of the proposed design allows processing using the entire peripheral working part of the tool while maintaining the advantages of intermittent grinding and honing. The performance of this method of finishing combined processing can be increased by 2 ... 2.5 times, and surface roughness - by 1-2 classes. At the same time, the consumption of an abrasive tool is reduced by 30%.

Пример. На внутришлифовальном станке мод. 3К228В шлифовали сквозное отверстие диаметром D₃=60 H7(^+0,03) и длиной l=60 мм. Параметр шероховатости обрабатываемой поверхности R_а=0,63 мкм. Припуск на сторону h=0,2 мм. Материал заготовки - сталь 45, закаленная, твердость HRC_э45. Станок оснащен устройством для активного контроля обрабатываемых заготовок. Шлифовальный круг с абразивным слоем, рекомендуемым для этой стали (полная характеристика круга 24А25ПС25К8А). При внутреннем шлифовании рекомендуется D_к/D_з=0,8...0,9. Поэтому был изготовлен круг диаметром D_к=50 мм. Обработка проводилась при следующих режимах резания. Частоту вращения круга принимали n_к=13000 мин^-1; частоту вращения заготовки принимали n_з=200 мин^-1. Продольная подача согласно рекомендаций была установлена S_м=5390 мм/мин. Поперечная подача для обычных кругов рекомендуется S_tдв.х=0,004 мм/дв.ход. Для данного специального круга принимали S_tдв.х= 0,006 мм/дв.ход. Абразивные бруски: материал зерна 63C, зернистость M40, твердость CM1, связка - керамическая, количество брусков - 6, длина брусков - 30 мм, ширина брусков - 16 мм. Охлаждающая жидкость - эмульсия. Обработка осуществлялась за 25 проходов. Угол наклона шлифовального круга и диска с абразивными брусками α = 10^o. Амплитуда при этом составляла A=8 мм. Радиальное давление брусков составляло 0,05...0,06 МПа.Example. On the internal grinding machine mod. 3K228V polished a through hole with a diameter of D ₃ = 60 H7 ( ^+0.03 ) and a length l = 60 mm. The surface roughness parameter R _a = 0.63 μm. Side allowance h = 0.2 mm. The workpiece material is steel 45, hardened, hardness HRC _e 45. The machine is equipped with a device for active control of workpieces. Grinding wheel with abrasive layer recommended for this steel (full characteristics of the wheel 24A25PS25K8A). For internal grinding, it is recommended that D _k / D _z = 0.8 ... 0.9. Therefore, a circle with a diameter of D _k = 50 mm was made. Processing was carried out under the following cutting conditions. The rotational speed of the circle was taken n _k = 13000 min ^-1 ; the rotation speed of the workpiece was taken n _s = 200 min ^-1 . The longitudinal feed according to the recommendations was set S _m = 5390 mm / min. Cross feed for normal circles recommended S _tdv.kh = _0,004 mm / dv.hod. For this special circle took S _tdv.kh = 0,006 mm / dv.hod. Abrasive whetstones: grain material 63C, grain size M40, hardness CM1, bond - ceramic, number of whetstones - 6, length of whetstones - 30 mm, width of whetstones - 16 mm. Coolant - emulsion. Processing was carried out in 25 passes. The angle of inclination of the grinding wheel and the disk with abrasive bars α = 10 ^o . The amplitude in this case was A = 8 mm. The radial pressure of the bars was 0.05 ... 0.06 MPa.

Для обеспечения необходимого качества и размерной точности обработки потребовалось основного времени T_о=0,6 мин, что в 2 раза быстрее, чем при обычном шлифовании. Применение данного способа чистовой комбинированной квазипрерывистой обработки позволяет исключить операцию получистового шлифования благодаря улучшению шероховатости поверхности на 1-2 класса. При этом расход абразивного инструмента снижается на 30%.To ensure the required quality and dimensional accuracy of the processing, the main time T _о = 0.6 min was required, which is 2 times faster than with conventional grinding. The application of this method of finishing combined quasi-continuous processing eliminates the operation of semi-grinding due to the improvement of surface roughness by 1-2 classes. At the same time, the consumption of an abrasive tool is reduced by 30%.

Claims

A method of combined quasi-continuous finishing of holes, in which the workpiece and the combined tool head with a grinding wheel and a disk with working elements communicate rotational movements and a feed movement along the surface to be machined, characterized in that the combined head is taken with axial displacement in the direction of longitudinal feeding of the working a layer of a grinding wheel and a disk having abrasive sliding blocks in the radial direction as working elements that run in a circular direction along the work surface.