Способ шлифования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 87307 Ш В 2 00 Е ИЗОБРЕТЕСВИДЕТЕЛЬСТВУ ИСА ТОРСКОМ ь ная кру 5,И, Федотоваочный полиЛенинградский раКаут им детельст 1/00, 19 тельство 1/04, 19 Дунаева ифование П. анийКнеьтравых ие.нения процесс ашиностроении юзного совеща(прототип) . ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свиУ 553090, кл. В 24 В2. Авторское свидеУ 111330, кл. В 24 В3. Филоненко В.Н.Алмазное глубинное шлналожением ультразвукна обрабатываемое изд"Передовые методы призвука в технологическобработки металлов вТезисы докладов Всесния. М., 1970, с. 34(54)(57) 1. СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ, при котором на обрабатываемую детал кладывают колебания оси вращени га, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества об ботанной поверхности, детали дополнительно сообщают в плоскости обработки связанные колебания в тангенциальном направлении в полуоктавной полосе изгибных зарезонансных вибраций шлифовального круга на шпинделе.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что частоту колебаний в тангенциальном направлениивыбирают равной частоте свободныхколебаний с приспособлением в плоскости обработки.Изобретение относится к обработкешлифованием, преимущественно плоскому шлифованию труднообрабатываемыхматериалов периферией круга,Известен способ шлифования,в процессе которого сообщают крутильныеколебания шлифовальному кругу нашпинделе вокруг оси вращения, чтоповышает устойчивость и улучшает показатели обработки13,Недостатком способа является существование зон пониженной виброустойчивости процесса шлифования и,особенно при сообщении кругу колебаний малой амплитуды с частотой, меньшей резонансной частоты изгибныхколебаний круга на шпинделе, а такжеменьше частоты свободных колебанийдетали с приспособлением. Кроме того,использование такого способа сложнопри большой массе круга и шпинделя,так как для возбуждения колебанийтребуется большой расход энергии,устройство его реализующее имеетбольшие габариты. Сообщение вибрацийшлифовальному кругу на шпинделе снижает долговечность его опор,Известен способ шлифования, прикотором сообщают ультразвуковые колебания инструменту в нормальном направлении и плоскости обработки 1 21.Недостатками этого способа являются низкая виброустойчивость станкапри обработке и большой износ шлифовального круга. 35Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяспособ шлифования периферией абразивного круга, который включает еговращение, сообщение подачи и колебаний детали вдоль оси вращения круга Г 31Однако осевые колебания (осцилляция) снижают шероховатость обработанной поверхности в начальный период45обработки, но повышают износ и затупление абразивных зерен, что способствует повышению сил обработки иразвитию автоколебаний, уменьшаетсястойкость абразивного инструмента,ухудшая качество обработанной поверхности и производительность.Целью изобретения является улучшение качества обработанной поверхности,55Поставленная цель достигается тем,что согласно способу шлифования детали дополнительно сообщают в плоскостй обработки связанные колебания в тангенциальном направлении в полуоктавной полосе изгибных зарезонансных вибраций шпифовального круга на шпинделе.При этом частоту колебаний в тангенциальном направлении выбирают равной частоте свободных колебаний с приспособлением в плоскости обработ- КИ еНа чертеже показана схема обработки.Иращающийся круг 1 установлен на шпинделе 2 станка. Приспособление 3 для установки, крепления и подачи детали 4 относительно круга 1 связано в нормальном к плоскости обработки направлении со столом станка упругими элементами 5, а в горизонтальной плоскости (в плоскости обработки) элементами 6. Жесткость С упругих элементов 6 выбрана из условия, что частота свободных колебаний детали с приспособлением в плоскости обработки Р 1 превышает частоту свободных изгибных колебаний шпинделя с кругом Р, в полуоктавной полосе, т.е. Р (Р (Р 3/2. Причем главные оси жесткости упругих элементов 6 в плоскости обработки направлены подо углом с 1 например под углом 45 к оси вращения шпинделя, за счет чего обеспечена упругая координатная связь перемещений детали 4 в плоскости обработки в направлении оси Х вращения круга и тангенциальном направлении Е, При этом жесткость упругих элементов 5 в нормальном направлении У выбрана большей в 2-3 раза жесткости упругих элементов 6 в9плоскости обработки, за счет чего обеспечено превышение в 3 - 10 раз частоты Р собственных колебаний детали в нормальном направлении в сравнении с частотой ее свободных колебаний в плоскости обработки.С приспособлением 3 связан электромагнитный вибратор 7, который формирует связанные в плоскости обработки в направлении оси Х и Е перемещения с частотой свободных колебаний детали с приспособлением в плоскости обработки.В процессе шлифования периферией вращающегося абразивного круга 1 с окружной скоростью Ч сообщают подачу детали 4 со скоростью Чц движением стола станка с приспособлением 1, а3 10873 также сообщают связанные в плоскости обработки колебания по замкнутой траектории в направлении осей Х и 2, преимущественно с одинаковыми амплитудами а в направлении оси вращения круга и амплитудой а в тангенциальном направлении. При этом частоту ш сообщаемых колебаний выбирают не равную и меньше, например, в 3 - 10 раз частоты Р собственных колебаний детали с приспособлением в нормальном направлении, а также превышающую резонансную частоту Р, изгибных колебаний шпинделя с кругом в полуактавной полосе (Р(оХРп,Г 2), т.е, нижним пределом является частота ь, равная частоте Р свободных изгибных колебаний шпинделем 2 с кругом 1, а верхним пределом и)= Р 2. круга. почти не уменьшает силу трения всравнении с обработкой без наложенияколебаний и оказывает слабое положительное влияние на расширение области устойчивости и подавление автоколебаний, Связанные в плоскости обработки в осевом и тангенциальномнаправлениях колебания детали оказывают положительное влияние на формообразование рельефа обрабатываемой1 поверхности, снимают высоту шероховатости, улучшаюч качество поверхностного слоя детали и способствуютгашению автоколебаний. Резонансные в плоскости обработки вибрации детали с одинаковыми амплитудами в осевом ао и тангенциальном а направлениях, кроме того, позволяют максимально снизить расход энергии на возбуждение колебаний и мощность и размеры устройства для сообщения вибраций. При наложении связанных в плосРО кости обработки колебаний изменяются скорость Ч подачи детали, ширина шлифования, а также скорость и направление скольжения обрабатываемой25 детали относительно круга в плоскости обработки, а, следовательно, и интенсивность сошлифовываемого материала. При этом появляются силы сопротивления самовозбуждающимся вибрациям, пропорциональные амплитудам сообщаемых колебаний в направлениях Х и 2. Периодическое изменение направлейия и скорости скольжения детали 4 в плоскости обработки одновременно в тангенциальном 2 и осевом 35 Х направлениях относительно рабочей поверхности вращающегося круга 1 1 трансформирует характеристики трения.В момент сообщения связанных виб раций, с одной стороны, уменьшается сила трения в контакте инструмента и детали, а, следовательно, снижается температура в их зоне контакта и уменьшаются структурные превращения 45 в поверхностном слое обрабатываемой детали (улучшается качество обработанной поверхности). С другой стороны, одновременно трансформируются нелинейные характеристики составляю щих сил трения и формируется сложная структура силы сопротивления переходным вибрациям и автоколебаниям, Причем тангенциальная составляющая сила трения максимально снижается (в 3 - 55 4 раза) при сообщении связанных резонансных колебаний детали в плоскости обработки с частотой, превы 07 4шающей частоту свободных изгибныхколебаний шпинделя 2 с кругом 1 вполуоктавной полосе. При этом сила .сопротивления самовозбуждающимсявибрациям, обусловленная изменением(трансформацией) нелинейных характеристик трения в плоскости обработки,увеличивается со снижением рабочейскорости резания Чо = Ч +Ч . Поэтому этот способ шлифования обеспечивает максимальный положительный эффект при низкоскоростной абразивнойобработке периферией шлифовального Сообщение связанных в плоскости обработки вибраций с частотой, превьппающей зарезонансную частоту колебаний шпинделя в полуактивной полосе, максимально уменьшает силу трения и одновременно обеспечивает затухание переходных колебаний и подавление автоколебаний абразивного круга на шпинделе при наименьших амплитудах а и а относительных колебаний деталй 4 и круга 1. При этом подавление автоколебаний обеспечивается также в процессе тонкого шлифования и полирования, при которых доля работы на резание И сила от напряжений сдвига на абразивных зернах весьма мала и приближается к нулю, т.е. и тогда, когда отсутствует изменение объема сошлифовываемого материала при сообщении вибраций, Последующее увеличение частоты сообщаемых колебаний1087307 Составитель С. УхорскийРедактор Н. Бобкова Техред Л,Коцюбняк Корректор А. Дзятко Заказ 254 б/11 Тираж 137 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушекая наб., д. 475филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 При сообщении связанных в плоскости обработки колебаний улучшаются условия работы абразивных зерен круга, уменьшается их износ, повышается интенсивность съема материала и 5 размерная стойкость круга, создается благоприятная кинематика движения абоаэивных зерен относительно детали,что также снижает шероховатость обработанной поверхности.Снижение силы трения и гашение автоколебаний шлифовального шпинделя с кругом позволяет улучшить качество обработанной поверхности при одновременном увеличении режимов н производительности.