Проектирование режущего инструмента и станочного приспособления для плоскошлифовального станка ЗЛ722В

Содержание

Введение

. Плоскошлифовальный станок 3Л722В

.1 Устройство станка

.2 Главный привод. Механизм подач

.3 Шлифовальная бабка

1.4 Анализ кинематической цепи станка

.5 Магнитная плита

1.6 Гидравлическая схема

. Режущий инструмент

.1 Шлифовальные круги, их виды и назначение

2.2 Расчет шлифовального круга

3. Расчет приспособления

.1 Расчет приспособления на точность

.2 Расчет элементов приспособления на прочность

. Научно-исследовательский раздел

Вывод

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Шлифовальные станки - оборудование, использующее в качестве режущего инструмента абразивный или алмазный круг. Применение этих станков определяется высокими требованиями к качеству поверхности, точности размеров, формы и положения обрабатываемых поверхностей и возможностью обработки труднообрабатываемых материалов. На шлифовальные станки, как правило, поступают заготовки, предварительно обработанные на других станках с оставлением небольшого припуска под шлифование, величина которого зависит от требований к шероховатости и точности обработки.

Вид и конструкция шлифовального станка определяется схемой шлифования, учитывающей форму обрабатываемой поверхности и ее расположение относительно рабочей поверхности шлифовального круга (станки для шлифования периферией или торцом круга) при обработке. Также учитывается направление движения подачи (продольно-шлифовальные и врезные шлифовальные станки), положение главного шпинделя (станки с горизонтальным или вертикальным шпинделями) и способ установки заготовки (центровые, патронные и бесцентровые станки).

Для всех шлифовальных станков характерна высокая производительность, которая определяется высокоскоростным режимом шлифования, позволяющим снимать большой объем материала в единицу времени (до 500 мм³/мин на 1 мм ширины круга) и широкой автоматизацией цикла обработки.

Плоскошлифовальные станки предназначены для чистовой обработки плоских и фасонных поверхностей на деталях разных размеров.

1. ПЛОСКОШЛИФОВАЛЬНЫЙ СТАНОК 3Л722В

1.1    Устройство станка

Плоскошлифовальный станок высокой точности с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем мод. ЗЛ722В (рис.1.1) предназначен для обработки плоских поверхностей периферией и торцом шлифовального круга, а также фасонных поверхностей профилированным кругом как в индивидуальном, так и в крупносерийном производстве. Класс точности станка - В.

Шлифуемые детали, в зависимости от материала, формы и размеров, могут закрепляться или на электромагнитной плите, или непосредственно на рабочей поверхности стола, или в специальных приспособлениях. Компоновка станка и конструкция шпинделя на подшипниках качения обеспечивают высокую жесткость шлифовальной бабки независимо от положения шлифовального круга над столом и исключают влияние массы перемещающихся узлов на точность обработки [6].

Рисунок 1.1 Общий вид станка модели 3Л722В

Станок состоит из основных узлов, перечисленных в таблице 1.1. По направляющим станины 6 перемещается возвратно-поступательно стол 5. На рабочей поверхности стола имеются Т-образные пазы для закрепления крупных деталей или электромагнитной плиты. Обрабатываемое изделие в зависимости от материала, формы и размеров может закрепляться или на электромагнитной плите, или непосредственно на рабочей поверхности стола.

На тумбе, прикрепленной к станине, крепится колонка 26, по вертикальным направляющим которой перемещается каретка 2, имеющая горизонтальные направляющие для поперечного перемещения шлифовальной бабки 3.

Насосная установка 24 расположена сзади станины, слева. Установка смазки шпинделя 16 крепится на насосной установке.

Сзади станины справа устанавливается бак с охлаждающей жидкостью 19. Аппаратура электрического управления сосредоточена в нише тумбы. Вынесенный гидропривод с системой стабилизации температуры масла и централизованная система смазки обеспечивают уменьшение тепловых деформаций, увеличение срока службы станка и сохранение точностных параметров при длительной работе. Для безопасной работы на станке предусмотрены необходимые ограждающие устройства, блокировки и аварийный отвод шлифовального круга от детали.

Рисунок 1.2 Расположение основных узлов станка

Таблица 1.1

Спецификация узлов станка

Техническая характеристика станка мод. 3Л7222В приведена в таблице 1.2 [6].

Таблица 1.2

Техническая характеристика станка мод. 3Л722В

Главные органы управления станка (рис. 1.3.):

1 - Передвижные упоры стола;

2 - Рычаг реверса стола от упоров;

3 - Рукоятка реверса гидравлического поперечного перемещения шлифовальной бабки;

4- Упоры реверса гидравлического перемещения шлифовальной бабки;

- Рукоятка включения ручного поперечного перемещения шлифовальной бабки;

- Маховик ручного поперечного перемещения шлифовальной бабки;

7 - Упор;

9 - Маховик ручной вертикальной подачи шлифовальной бабки;

10 - Рукоятка изменения характера поперечной подачи;

11 - Рукоятка дросселя для регулирования величины непрерывной поперечной подачи;

12 - Рукоятка дросселя для регулирования прерывистой поперечной подачи;

- Рукоятка установки величины автоматической вертикальной подачи;

- Рукоятка подготовки включения ускоренного вертикального перемещения шлифовальной бабки;

15 - Рукоятка установки жесткого упора;

16 - Кнопка для разъединения лимба с маховиком;

17 - Рукоятка дросселя для регулирования скорости стола;

18 - Рукоятка ручного реверса стола;

19 - Рукоятка "Пуск", "Стол", "Разгрузка" стола;

20 - Выключатель освещения "Включено", "Отключено";

21 - Переключатель электромагнитной плиты "Включено", "Отключено", "Размагничено";

22 - Переключатель "Работа с плитой", "Работа без плиты";

- Лампа сигнальная "Плита включена";

24 - Лампа сигнальная "Наличие смазки в подшипниках шпинделя";

25 - Кнопка "Общий стоп";

26 - Кнопка "Пуск" гидравлики;

27 - Кнопка "Стоп" гидравлики;

26 - Кнопка ускоренного перемещения шлифовальной бабки "Вверх";

29 - Кнопка ускоренного перемещения шлифовальной бабки "Вниз";

30 - Кнопка "Пуск" шлифовального круга;

31 - Кнопка "Стоп" шлифовального круга;

32 - Переключатель включения охлаждения "Включено", "Отключено";

33 - Выключатель автоматической вертикальной подачи "Включено", "Отключено".

Рисунок 1.3 Расположение органов управления

Станина и стол станка. Стол 3 (рис. 1.4), жестко связанный с гидроцилиндром 11, перемещается по направляющим станины.

Рисунок 1.4 Станина и стол станка

Направляющие станины закрыты двумя гибкими лентами 4. Ленты проходят в окна стола, образованные телом стола и привернутыми направляющими 10. Концы лент натянуты и неподвижно укреплены на торцах станины. При натяжении ленты отпускают гайки 5 и вращением винта 7 перемещают вниз колодку 6 с укрепленной на ней лентой, после чего вновь затягивают гайки 5. Ролики 8, укрепленные в привернутых планках 9, служат для того, чтобы ленты при движении стола прилегали к направляющим станины. По Т-образному пазу стола перемещаются упоры 2 реверса стола.

1.2    Главный привод. Механизм подач

Шпиндель шлифовального круга получает вращательное движение через муфту от фланцевого электродвигателя мощностью 10 кВт при 1460 оборотов в минуту.

Механизм вертикальной подачи. Механизм вертикальной подачи крепится на передней панели станины и закрывается крышками 5 и 11 (рис. 1.5). Цилиндр механизма подачи 6 крепится к корпусу 7.

Для увеличения долговечности храпового механизма собачка 4 выполнена в виде звездочки с шестью зубьями, поэтому замена изношенного зуба новым производится поворотом собачки.

Для включения ускоренного перемещения шестерня 8 перемещается рычагом 9 при повороте рукоятки 21 в крайнее правое положение, при этом маховик I оказывается отключенным от механизма. Кулачок 16 включает конечный выключатель 15, подготавливая ускоренное перемещение от электродвигателя.

Механизм ускоренного перемещения крепится к станине сзади справа. Конструкция механизма показаны на рис. 1.6.

Для выборки зазора в зубчатой передаче привода перекрьшка 3 (рис. 1.5) выполнена сдвоенной.

Рисунок 1.5 Механизм вертикальной подачи

На валу откидного жесткого упора 14 укреплен палец 17, который упирается в неподвижную колодку 18, чем и определяется постоянство положения откидного упора 14.

Сектор 2 служит для автоматического прекращения подачи после снятия установленного припуска на обработку. Вращаясь вместе с лимбом 12, сектор 2 перекрывает зону качания собачки 4, постепенно уменьшая подачу до нуля.

Смазка шестерен узла осуществляется маслом, стекающим с направляющих станины по трубке 10 и собирающимся на дне корпуса механизма вертикальной подачи.

1.3    Шлифовальная бабка

Шлифовальная бабка перемещается по направляющим каретки при помощи цилиндра 1 (рис. 1.7) или вручную от реечной передачи.

Шпиндель 2 вращается на двух трехвкладышных подшипниках скольжения. Вкладыши 9 и 10 - регулируемые, а вкладыш 11 - нерегулируемый. Вкладыши регулируются винтами 12 таким образом, чтобы они прилегали к шейкам шпинделя по всей длине образующих.

Рисунок 1.6 Механизм ускоренного перемещения

В осевом направлении шпиндель удерживается подпятником, состоящим из двух биметаллических колец 4 и 6. Регулирование осевого зазора в опоре производится при помощи компенсационного кольца 5. Вращение шпинделя осуществляется от электродвигателя, через муфту 7.

Шлифовальный круг закрыт кожухом 3. Клином 8 регулируют зазор в направляющих шлифовальной бабки.

В зону подшипников масло подается от установки смазки шпинделя (рис. 1.8). Подачу смазки к подшипникам контролирует реле контроля смазки. При нажатии на кнопку "Пуск" шлифовального круга включается электродвигатель установки смазки, и масло начинает поступать в шлифовальную бабку. После загорания сигнальной лампочки "Смазка" повторным нажатием на кнопку "Пуск" включается электродвигатель привода шлифовального круга.

Рисунок 1.7 Шлифовальная бабка

1.4    Анализ кинематической цепи станка

На рис. 1.8 показана кинематическая схема плоскошлифовального станка высокой точности мод. ЗЛ722В.

Цепь вертикальной подачи шлифовальной бабки.

Ручная подача. Движение от маховика 35 передается через шестерни 23, 22, муфту 21, коническую пару шестерен 20, 19 на гайку 18, связанную с ходовым винтом IX.

Так как гайка зафиксирована от вертикального перемещения, то при ее вращении винт IX будет перемещаться в осевом направлении и передвигать каретку со шлифовальной бабкой.

Автоматическая подача. В момент реверса шлифовальной бабки масло подается в ту или иную полость цилиндра механизма подачи 46 и перемещает плунжер-рейку 47. Последняя через шестерню 48 вращает кривошип 45, который через шатун 44 поворачивает на угол 40-50° рычаг 43 с сидящей на нем собачкой 37. Собачка поворачивает храповик 25, соединенный с маховиком 35. Далее движение передается по описанной выше цепи к винту.

Регулирование величины автоматической подачи осуществляется поворотом перекрышки 24, в результате чего собачка 37 может поворачивать храповик 25 на всем пути своего движения или на части его. Изменение положения перекрышки 24 осуществляется от рукоятки 30 через шестерни 28, 27, 29, 26 и зубчатый сектор, нарезанный на перекрышке 24.

Рисунок 1.8 Кинематическая схема станка 3Л722В

Для автоматического прекращения подачи после снятия установленного припуска служит сектор 31, закрепленный на лимбе 36. При этом он входит в зону качения собачки 37, которая начинает скользить по нему, не задевая зубьев храповика 25.

При работе вручную до "жесткого упора" рукояткой 39 подводится жесткий упор 38, в который упирается в конце хода упор, закрепленный на лимбе 32. Лимб связан с маховиком 35 посредством зубчатого фиксатора 33, включение которого производится нажатием кнопки 34.

Ускоренное перемещение. Ускоренное установочное перемещение подготавливается поворотом рукоятки 41. При этом при помощи винтовой канавки на валу ХV рычагом 49 шестерня 22 выводится из зацепления с шестерней 23 и маховиком 35 отключается от цепи подачи. Одновременно кулачок 40 нажимает на конечный выключатель 42, который разблокирует кнопочную станцию пуска электродвигателя механизма ускоренного перемещения.

При включении электродвигателя движение от вала электродвигателя передается бесшумной цепью через звездочки 52, 53, шестерни 50, 51 на винт IX по рассмотренной ранее цепи. При этом шлифовальная бабка перемещается вверх или вниз.

Цепь поперечной подачи шлифовальной бабки

Ручная подача. От маховика 12 через червячную передачу (червяк 5 - шестерня 4) вращение передается реечной шестерне 2, которая находится в зацеплении с рейкой 1, укрепленной на шлифовальной бабке. Для того чтобы, при гидравлическом перемещении шлифовальной бабки от цилиндра не произошла поломка передачи, червяк 5 выводится из зацепления с шестерней 4 путем поворота рукоятки II. При этом эксцентриковая гильза кулачком 6 и рычагом 3 осуществляет блокировку, исключая перемещение шлифовальной бабки от гидроцилиндра при включенном червяке.

Автоматическая подача. При поперечном перемещении шлифовальной бабки от гидроцилиндра палец 17, укрепленный на корпусе бабки, скользит по спиральному пазу вала III, заставляя его вращаться. Далее через шестерни 16 и 15 приводится во вращение диск с переставляемыми упорами 13. Диск с упорами при максимальном поперечном расходе шлифовальной бабки делает почти полный оборот, и упоры, воздействуя на реверсивную рукоятку 14, поворачивают ее вместе с валиком и сидящим на нем рычагом 9. Рычаг одним из своих пальцев воздействует (при реверсе шлифовальной бабки) поочередно на конечные выключатели 7 и 10, которые дают команду на вертикальную автоматическую подачу, а другим пальцем переключает рычаг 8, связанный с реверсивным золотником гидрокоробки реверса шлифовальной бабки. Рукояткой 14 можно произвести также и ручной реверс шлифовальной бабки.

1.5    Магнитная плита

Электромагнитная плита обеспечивает надежное и быстрое закрепление различных деталей, имеющих установочную плоскую базовую поверхность. Зеркало плиты необходимо предохранять от царапин, для чего при очистке плиты необходимо пользоваться скребком, поставляемым со станком [1].

Зеркало плиты следует периодически перешлифовывать, так как в процессе работы на рабочей поверхности могут иметь место забоины, царапины и т.д.

Рисунок 1.9 Электромагнитная плита

Электромагнитная плита (рис. 1.9) состоит из стального литого или сварного корпуса 1, в котором закреплены сердечники 5 с немагнитными прослойками 2 между ними. На нижнюю часть сердечников надеты катушки 4 из медного эмалированного провода, к которым подаётся постоянный ток. Снизу к корпусу привинчена крышка 6. Включение плиты в работу производится рукояткой 3. Свободное пространство в корпусе заливают эпоксидной смолой для герметизации (предохранения от попадания СОЖ). Плиту закрепляют в Т-образных пазах стола и шлифуют рабочую поверхность стола для обеспечения параллельности плоскости зеркала к направлению поперечной подачи.

После шлифования заготовку необходимо снять с плиты и устранить остаточную намагниченность. Этого достигают размагничиванием. От качества и эффективности систем размагничивания зависят производительность станков и точность шлифования на них.

Основной задачей системы размагничивания является обеспечение возможности лёгкого съёма обработанной заготовки с плиты.

Доля времени размагничивания плиты в общем времени вспомогательных, подготовительных и заключительных работ составляет 8…20 %, следовательно, снижение длительности размагничивания существенно повышает производительность станка.

1.6    Гидравлическая схема

Гидропривод станка осуществляет: возвратно-поступательное движение стола; возвратно-поступательное (прерывистое и непрерывное) движение шлифовальной бабки; вертикальную автоматическую подачу; смазку направляющих стола; смазку подшипников шпинделя.

шлифовальный станок режущий абразивный

Рисунок 1.10 Гидросхема станка

Гидравлическая схема станка состоит из: I - золотник подачи реверсивный; II - коробка смазки НГ-60; III - установка смазки ; IV - насосная установка; V - гидрокоробка реверса стола; VI - плунжер механизма подачи; VII - гидрокоробка подач шлифовальной бабки; VIII - цилиндр стола; IX- цилиндр шлифовальной бабки; X - гидрокоробка реверса шлифовальной бабки; 1 - сильфонное реле НГ-65б; 2 - винт настройки давления; 3 - подпорный клапан; 4 - фильтр 0,08 С42-II; 5 - лопастный насос С12-53; 6 - манометр смазки направляющих и шпинделя; 7 - кран манометра; 8 -манометр низкого давления (высокого давления); 9 - кран манометра; 10 - электродвигатель А02-51-6; 11 - напорный золотник Г54-25; 12 - фильтр сетчатый НГ-62; 13 -лопастный насос сдвоенный 18Г12-25А; 14 - напорный золотник Г54-23; 15 - фильтр смазки направляющих 0,08 С42-II; 16 - винт установки давления смазки направляющих стола; 17 - электромагнит вертикальной подачи; 18 - золотник вертикальной подачи; 19 - электромагнит вертикальной подачи; 20 - дроссель плавности реверса стола; 21 - золотник управляющий; 22 - золотник реверсивный; 23 - золотник скоростной; 24- золотник пусковой; 25 - дроссель плунжера механизма подачи; 26 - плунжер механизма подачи; 27 - дроссель порционного золотника; 28 - золотник порционный; 29 -дроссель прерывистой поперечной подачи; 30 - золотник характера подачи; 31 - дроссель непрерывной поперечной подачи; 32 -дроссель смазки V-образной направляющей; 33 - дроссель смазки плоской направляющей; 34 - золотник смазки; 35 - конечные выключатели вертикальной подачи 1КВ, 2КВ; 36 - золотник управляющий; 37 - золотник реверсивный; 38 - золотник блокировочный.

Управление

Электродвигатель насоса гидропривода включается нажатием кнопки 26 (см. рис. 1.3). Реверсирование стола происходит по упорам I, перестановкой которых можно регулировать длину хода стола.

Выключение электродвигателя насоса производится нажатием кнопки 27.

Пуск стола осуществляется поворотом рукоятки 19 вниз, стоп стола - поворотом рукоятки в среднее положение и разгрузка гидропривода - поворотом рукоятки вверх.

Реверс вручную осуществляется поворотом рукоятки 18 на угол влево и вправо. Скорость стола регулируется поворотом рукоятки дросселя 17. Поворачивая ее по часовой стрелке, увеличиваем скорость стола, а поворачивая против часовой стрелки -уменьшаем.

Рукояткой 10 осуществляется изменение характера поперечных подач шлифовальной бабки. При повороте рукоятки влево происходит прерывистая поперечная подача шлифовальной бабки, вправо - непрерывная.

Величина прерывистой поперечной подачи регулируется рукояткой дросселя 12, скорость непрерывной подачи шлифовальной бабки регулируется рукояткой дросселя II. Реверсирование шлифовальной бабки происходит по упорам через рычаг реверса 2 стола.

2. РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

2.1 Шлифовальные круги, их виды и назначение

Шлифовальный круг - абразивный инструмент в виде шайбы или втулки, предназначенный для шлифования. Абразивные инструменты представляют собой твердые тела определенной формы, состоящие из зерен абразивных материалов, скрепленных между собой связкой. Абразивный круг - наиболее распространенный инструмент, применяемый при различных способах шлифования. Они подразделяются по форме рабочей поверхности и размерам. В табл. 2.1. приведены основные параметры абразивных кругов общего назначения.

Таблица 2.1

Абразивные круги на керамической, бакелитовой и вулканитовой связках

Плоские круги прямого профиля ПП применяют для круглого, наружного, внутреннего и бесцентрового шлифования, для плоского шлифования периферией круга и для заточки инструмента. Плоские круги с двусторонним коническим профилем 2П применяют для шлифования зубьев шестерен и шлифования резьбы. Круги форм 3П, ЧЦ, ЧК применяют при заточке многолезвийного инструмента и шлифовании торцом круга, а форм Т и 1Т - для заточки многолезвийного инструмента и шлифования резьбы и зубьев шестерен, шлицев [7].

Шлифование - это процесс резания металлов, осуществляемый зернами абразивного, алмазного или эльборового материалов. Шлифованием можно практически обрабатывать любые материалы, так как твердость зерен абразива (НВ = 22000...31000) и алмаза (НВ = 70000) очень велика. Зерна абразива скрепляются специальной связкой в инструменты различной формы или наносятся на ткань (абразивные шкурки). Шлифование применяется чаще всего как отделочная операция и позволяет получать детали 7...9-го и даже 6-го квалитетов точности с шероховатостью 8...9-го, а иногда с Rа = 0,63...0,16 мкм и 12-го класса. В некоторых случаях шлифование применяется при обдирке отливок и поковок, при зачистке сварных швов, т. е. как подготовительная или черновая операция. В настоящее время применяется силовое шлифование для съема больших припусков.

Абразивные инструменты изготовляются в виде шлифовальных кругов различного профиля и размеров, брусков, пластин, шкурки. Абразивы используют в виде порошков и паст.

Рисунок 2.1. Схема шлифованной поверхности:

- исходная шероховатая поверхность до шлифования; 2 - шлифовальный круг; 3, 4, 5, 7 - первый ряд абразивных зерен (сплошные линии), находящиеся на одной образующей; 6 - второй (соседний) ряд зерен (штриховые линии); 8 - профиль шлифованной поверхности после выхода ее из зоны контакта с кругом.

Абразивные материалы для изготовления кругов применяются в виде зерен. Они должны обладать высокой твердостью, иметь хорошую теплоустойчивость, а при своем затоплении хорошо дробиться и образовывать новые острые лезвия. Все абразивные материалы делятся на две группы: естественные и искусственные. К естественным материалам относятся корунд и наждак, состоящие из Аl₂O₃ и примесей. Широкого применения они не получили из-за низких качественных характеристик.

Из искусственных абразивных материалов наиболее широкое распространение получили: электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, синтетический алмаз, кубический нитрид бора (КНБ), белбор [7].

Связка абразивных кругов. Шлифовальные круги из электрокорунда и карбида кремния выпускают на керамической, силикатной, магнезиальной (неорганические), бакелитовой, вулканитовой и глифталевой (органические) связках, которые во многом определяют работоспособность инструмента в конкретных условиях применения.

Из неорганических связок наибольшее распространение получила керамическая, которая обладает большой теплостойкостью, химической стойкостью, не боится влаги, хорошо сохраняет профиль инструмента, но очень хрупкая. На ней изготовляют 90% всего абразивного инструмента для всех видов шлифовальных работ со скоростью до 50 м/с.

Магнезиальная связка для инструментов машинного применения почти не используется, а силикатная, плохо удерживающая абразивные зерна, применяется на операциях, где нагрев обрабатываемых деталей недопустим.

На бакелитовой связке делают круги для обработки с пониженной температурой в зоне шлифования, а на глифталевой - инструменты для отделочных операций.

Вулканитовая связка обеспечивает кругу наиболее высокую прочность и эластичность, но имеет низкую теплостойкость (до 200°С), поэтому ее используют для тонких кругов, предназначенных для отрезных работ со скоростью резания до 75 м/с. Кругами на вулканитовой связке можно выполнять также полирование и чистовое шлифование.

Алмазные круги из-за высокой стоимости алмазов выпускают составными. Режущий слой в виде кольца толщиной 0,5-3 мм, спрессованного из зерен алмаза и связки, называют алмазоносным слоем. Его закрепляют на рабочей поверхности корпуса из стали, алюминиевого сплава или пластмассы. В зависимости от содержания алмазов различают круги 25, 50, 100, 150, 200 и 250-процентной концентрации, при этом за 100-процентную концентрацию условно принимается содержание 0,878 мг алмаза в 1 мм³ алмазоносного слоя.

Алмазоносный слой делают на органических (Б1, Б2, БЗ, Б4, ТО2, ТО4, БР, Б156, КБ и др.), металлических (М1, М4, М5, МК, МВ1, МО 13, МС1, МС6 и др.) и керамических (К1, К2, К5, СК, СТ и др.) связках, состоящих из связующего вещества и наполнителя. Зернистость наполнителя выбирается на два номера меньше зернистости алмазного порошка с целью уменьшения его влияния на шероховатость шлифованной поверхности. Наибольшее распространение получили алмазные инструменты на связках Б1, Б2, БЗ, М1, М5, К1 и К5.

Круги на металлической связке лучше других сохраняют форму, электропроводны, но быстро засаливаются, поэтому используются для работы с охлаждением и высокопроизводительной электролитической заточки твердосплавных инструментов. Круги на керамических связках как наиболее пористые позволяют осуществлять обработку твердосплавных пластинок одновременно со стальным корпусом инструментов (круги на других связках в этих условиях неработоспособны). Стеклокерамические связки СК и СТ применяют для изготовления суперфинишных брусков и других инструментов специального назначения.

Круги из кубического нитрида бора (элъборовые), так же как и алмазные, делают составными с нитридобороносным режущим слоем.

Твердость. Характеризуется степенью сопротивления связки вырыванию абразивныых зерен под действием внешних сил. Различают семь степеней твердости кругов: мягкие (М1, М2, МЗ), среднемягкие (СМ1, СМ2), средние (С1, С2), среднетвердые (СТ1, СТ2, СТЗ), твердые (Т1, Т2), весьма твердые (ВТ1, ВТ2) и чрезвычайно твердые (ЧТ1, ЧТ2). Желательно, чтобы круг работал в режимутюлного самозатачивания, т.е. в таком режиме, когда по мере затупления абразивные зерна под действием возросших сил резания выкрошиваются. Если это не происходит (круг твердостью выше требуемой), наступает состояние засаливания круга, т.е. сильного затупления абразивных зерен и переполнения пор круга стружкой, в результате чего резко возрастают не только силы резания, понижающие точность обработки, но и температуры шлифования, приводящие к ожогам поверхности (изменению структуры и физико-механических свойств поверхности) и даже к шлифовочным трещинам. В таких случаях для восстановления работоспособности круга следует путем правки удалить с его поверхности затупившиеся зерна.

Если круг излишне мягок, то зерна его вырываются еще до наступления затупления, круг при этом изнашивается, теряет свою форму и требует частых правок; производительность шлифования падает. Поэтому, исходя из конкретных условий работы (размерной стойкости, производительности, допустимого уровня температур шлифования), выбирают круги той или другой степени твердости, придерживаясь основного правила: чем тверже обрабатываемый металл, тем мягче должен быть шлифовальный круг. Обдирочное шлифование выполняется кругами СТ1-СТЗ, получистовое и чистовое - кругами М2- С2, а шлифование быстрорежущей стали и твердых сплавов - кругами МЗ-СМ2.

Твердость абразивного инструмента определяют по размерам лунки, выработанной на нем за определенное время струей песка, выбрасываемого под давлением из специального пескоструйного прибора, или по размерам лунки от вдавливания стального шарика на прессе Бринелля или алмазного конуса на приборе ТКН.

Зернистость. Влияет на производительность шлифования и шероховатость шлифованной поверхности. Чем больше размеры абразивных зерен, тем выше производительность, но больше шероховатость обработанной поверхности.

Структура. Выражает количественное соотношение в нем абразивных зерен, связки и пор. Основой системы структур, состоящей из 13 номеров, является объемное содержание зерен в инструменте. С увеличением номера структуры от 0 до 12 объемное содержание зерен уменьшается от 62 до 38%, на 2% к каждому последующему номеру. Объем пор при этом колеблется от 30 до 40%. Структуры № 0-4 называют плотными или закрытыми (рис. 2.2, а), №5-8 - средними (рис. 2.2, б), а № 9-12 - открытыми (рис. 2.2, в). Чем плотнее структура инструмента, тем лучше он сохраняет профиль, но интенсивнее забивается стружкой. Поэтому чем вязче и мягче обрабатываемый металл, тем большим должен быть номер структуры круга. Для скоростного шлифования используют высокопористые круги №9-12 с уменьшенным содержанием связки. Они лучше самоочищаются от стружки. Для шлифования периферией круга и заточки быстрорежущих инструментов выбирают круги 5-й и 6-й структур, для плоского шлифования торцом круга, отрезки и шлифования твердых сплавов - структуры 7, 8 и 9, а для фасонного шлифования - 3 и 4.

Дисбаланс шлифовального круга. Он является следствием неодинаковой плотности материала в объеме круга, отклонения формы наружной поверхности, эксцентриситета отверстия, погрешностей установки круга на станке и других причин. Чем он меньше, тем меньше износ круга, выше точность обработанной поверхности и меньше износ шпиндельного узла станка.

Рисунок 2.2 Структуры шлифовальных кругов: а - плотная; б - средняя; в - открытая; 1 - зерна абразива; 2 - связка; 3 - поры

Абразивная способность инструмента. Это его режущая способность. Чем она выше, тем больший объем металла может быть сошлифован в единицу времени при всех прочих равных условиях.

.2 Расчет шлифовального круга

На плоскошлифовальном станке 3Л722В используется шлифовальный круг прямого профиля ПП 459Ч80Ч203 24А25ПС16К6. Абразивный материал - электрокорунд белый марки 24А, зернистость 25П, степень твердости С1, номер структуры 6, керамическая связка марки К6.

Период стойкости круга Т (время работы круга между двумя его смежными правками) выбираем по табл. 24.7 [7]. Для плоского шлифования периферией круга Т = 25 мин.

Мерой статического дисбаланса служит вес груза, который, сосредоточиваясь в точке периферии круга, противоположной его центру тяжести, перемещает последний на ось вращения круга. За единицу статического дисбаланса принимается величина Е, устраняющая неуравновешенность, вызванную смещением центра тяжести от геометрического центра круга (при объемной массе круга 2,4 ) на ζ=0,01 см, [7]

, г (2.1)

где  - наружный диаметр круга, см;

 - внутренний диаметр круга, см;

 - объемная масса круга, принятая равной 2,4 ;

 - высота круга, см.

Рисунок 2.3. Схема плоского шлифования периферией круга

Скорость вращения круга является скоростью резания и определяется по формуле [7]

, м/с (2.2)

где  - диаметр круга, мм;

- частота вращения круга в секунду.

 м/с

3. РАСЧЕТ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

.1 Расчет станочного приспособления на точность

При расчёте приспособлений на точность суммарная погрешность åe при обработке детали не должна превышать величину допуска Т размера åe < Т.

Суммарная погрешность åe зависит от ряда факторов и в общем случае может быть представлена выражением [1]

å e = e_ус+ e_обр+ e_пр , (3.1)

где e_ус - погрешность установки детали в приспособлении;

e_обр - погрешность обработки детали;

e_пр - расчётная погрешность приспособления.

Погрешность установки представляет собой отклонения фактического положения закрепления детали в приспособлении от требуемого теоретического.

Погрешность установки включает погрешности базирования e_б, закрепления e_з и погрешность положения детали в приспособлении e_п [1]

e_ус = e_б + e_з + e_п , (3.2)

Погрешность положения e_п детали в приспособлении состоит из погрешностей: изготовления приспособления по выбранному параметру e^’_пр, установки приспособления на станке e_у и положения детали из-за износа элементов приспособления e_и [1]

e_п = e^’_пр + e_у + e_и. (3.3)

В результате для расчёта точности приспособления воспользуемся упрощённой формулой [1]

e_пр , (3.4)

где Т - допуск выполняемого размера (Т=0,28мм);

e_б ,e_з ,e_у, e_пи, k - соответственно погрешности: базирования, закрепления, установки приспособления на станке, положения детали из-за износа установочных элементов приспособления и от перекоса инструмента;

- экономическая точность обработки;

К_т=1...1,2 - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения;

k_Т1 = 0,8...0,85 - коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках;

k_Т2 - коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления.

Расчётная формула погрешности базирования по двум цилиндрическим отверстиям на жёсткий цилиндрический и срезанный пальцы

, (3.5)

где Т_D, Т_d - допуски на диаметры;

D - минимальный диаметральный зазор между базой и жёсткими цилиндрическими пальцами.

Все расчёты производятся по источнику [4]. Допуск на установочный палец равен Æ22; допуск на отверстие по Н11 квалитету Æ22, тогда

D=0,13-0,04=0,09мм.

e_б=0,09-0,113+0,13=0,107мм.

Допустимая погрешность приспособления равна

e_пр £ 0,28 - 1,1∙0,05 мм.

.2 Расчёт элементов приспособления на прочность

Чтобы обеспечить надёжность зажима, силы резания увеличивают на коэффициент запаса К, который определяется в зависимости от условий обработки, предусматривающего возможное увеличение силы резания из-за затупления режущего инструмента. Коэффициент К может быть представлен как произведение первичных коэффициентов К=К_0,К_{1 …}К₆, [1]

 - гарантированный коэффициент запаса для всех случаев равен 1,5.

 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок, =1,2;

 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания от прогрессирующего затупления режущего инструмента, = 1,3;

 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании, =1,2;

 - коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой приводом,  = 1,3;

 - коэффициент, учитывающий эргономику ручных зажимных элементов (удобство расположения рукояток и т.д.),  = 1.

 - коэффициент, учитываемый при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку,  = 1,5.

К = 1,5 ∙1,2∙1,3∙1,2∙1,3∙1∙1,5 = 5,5

При фрезеровании деталь базируется по плоскости и двум отверстиям.

Применяемое приспособление, прихват фасонный, должен создавать силу зажима, препятствующую перемещению обрабатываемой заготовки под действием составляющей силы резания Р_. Усилие зажима при обработке на фрезерных станках вычисляется по следующей формуле [1]

, (3.6)

где ,  - составляющие условия резания;

 - коэффициент трения на рабочих поверхностях зажимов, =0,25;

 - коэффициент запаса;

 - число прихватов.

Данное усилие прижима развивается одним прихватом, таких прихватов - 2, следовательно,

W = 2∙1210=2420 Н.

Данное усилие прижима полностью обеспечивает статическое положение детали в приспособлении.

Расчётная схема прихвата показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 Расчётная схема прихвата

Прихват испытывает изгибающее напряжение. В поперечных сечениях прихвата возникают напряжения, которые должны удовлетворять условию прочности s_max £ [s], (3.7)

где [s] - допускаемое напряжение ([s]=200 Мпа; Сталь 45).

Проверим наиболее нагруженное сечение (см. рис. 3.1)

s_max = М_max/W £ [s], (3.8)

где М_max - максимальный изгибающий момент

М_max = W∙l = 1210∙20=24200Н∙мм.

W_м.с =b∙h²/6 = 40∙14²/6=1307 мм³.

Тогда:

s_max = 24200/1307 = 18,5 Мпа£ [s].

Следовательно прочность прихвата обеспечена.

4. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ

Сборный шлифовальный круг

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента для чистовой и отделочной обработки деталей машин и приборов. Сборный шлифовальный круг содержит металлический корпус с установленными в нем сегментами. Последние выполнены в виде четырехгранных вставок. Грани вставок покрыты резиной для повышения зоны контакта с заготовкой, обтянуты шлифовальной лентой и имеют радиус, равный радиусу рабочей поверхности круга. Такая конструкция расширяет технологические возможности шлифовального круга и позволяет осуществлять замену шлифовальной ленты без замены сегментов. 2 ил.

Изобретение относится к инструментам для обработки металлов и может быть использовано на предприятиях металлообрабатывающей промышленности для эффективной чистовой и отделочной обработки заготовок деталей машин и приборов.

Известны шлифовальные круги с прерывистой режущей поверхностью, полученной созданием на периферии или торце круга пазов или прорезей различной формы; а также сегментные круги с сегментами, имеющими одну рабочую грань (Паньков Л.А. Обработка инструментами из шлифовальной шкурки. / Паньков Л.А., Костин Н.В. С-Пб.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. - 235 с: ил.). Применение таких кругов позволяет снизить теплонапряженность процесса обработки заготовок.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных кругов, относится то, что эти круги имеют одинаковую зернистость и одинаковую марку абразивного материала по всей периферии, что снижает эффективность использования при обработке заготовок из различных материалов и при различных требованиях к качеству шлифованных поверхностей.

Известны сборные шлифовальные круги из традиционных и сверхтвердых материалов (авторские свидетельства 311 779058, кл. В 24 й 7/00, 1980; 1104008, В 24 й 5/06, 1984; ГС11 2183548, В 24 й 5/06, 2002), прерывистую режущую поверхность которых образуют абразивные элементы, установленные и закрепленные тем или иным способом в пазах корпуса круга.

Достоинством таких кругов по сравнению с вышеназванными является рациональное использование абразивных материалов за счет металлического корпуса, многократного применения и сменных абразивных элементов.

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже результата, является низкая эластичность сегментов, что, как и в предыдущем случае, снижает эффективность их использования в различных условиях.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является сегментный шлифовальный круг, имеющий металлический корпус, в котором установлены сменные сегменты, несущие рабочий слой из сверхтвердого абразивного материала, и механизм их крепления (авторское свидетельство ГС11 2183548 С2, В 24 й 5/06, 2002), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что круг необходимо править после установки на станке; то, что сегменты необходимо менять после полного износа абразива и то, что сегменты также неэластичны.

Сущность изобретения заключается в следующем. Сборный шлифовальный круг имеет металлический корпус, в котором установлены сегменты в виде четырехгранных вставок с резиновым покрытием, обтянутых шлифовальной лентой, имеющие радиус, равный радиусу рабочей поверхности круга.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в расширении технологических возможностей сборного шлифовального круга за счет возможности смены шлифовальной ленты без смены самого сегмента.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что, как и в известном устройстве, сборный шлифовальный круг имеет металлический корпус, в котором установлены сегменты, несущие рабочие слои из абразивного материала. Особенность заключается в том, что сегменты выполнены в виде четырехгранных вставок, у которых грани покрыты слоем резины и обтянуты шлифовальной лентой. В данной конструкции круга можно применять ленты из различных марок абразива и разной зернистости, как со сплошным, так и с прерывистым абразивным покрытием. Он допускает замену отдельных лент, имеющих повышенный износ, его не нужно править после установки на станок. При всем этом теплонапряженность процесса шлифования снижается до требуемого уровня, повышается зона контакта инструмента с заготовкой, точность и качество поверхности.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

На чертежах представлено: на рис. 4.1. - общий вид сборного шлифовального круга, совмещенный с местным разрезом; на рис.4.2 - вид слева на круг по рис.4.1.

Сборный шлифовальный круг содержит металлический корпус 1, в отверстиях которого установлены сегменты 2, положение которых определяют шпонки 3, неподвижно установленные в корпусе 1, и крышку 4. Сегменты выполнены в виде правильного четырехугольника. Периферия сегментов покрыта резиной 6 и обтянута шлифовальной лентой 7. Натяжение шлифовальной ленты обеспечивается двумя осями 8 с фланцами. Оси имеют прорези, в которые вставляются концы ленты. Вращением осей специальным ключом устанавливают необходимое натяжение ленты. Крышка крепится к корпусу винтами 5.

Сборный шлифовальный круг используют следующим образом. В отверстие корпуса 1 своими цилиндрическими цапфами устанавливают сегменты 2 с натянутой шлифовальной лентой 7 с помощью шпонок 3. Сегменты прижимают к торцовой поверхности корпуса 1 крышкой 4 и винтами 5. Круг балансируют в сборе с планшайбой и устанавливают на шпиндель станка.

Рисунок 4.1 Общий вид сборного шлифовального круга, совмещенный с местным разрезом

При износе ленты на одной из граней сегмента 2 отворачивают винты 5, снимают крышку 4, сегменты 2 поворачивают вокруг своей оси и устанавливают с помощью шпонок 3 так, чтобы на периферии круга были расположены другие грани. Устанавливают и закрепляют винтами 5 крышку 4. Устанавливают круг на шпиндель станка и используют далее.

Применение предлагаемого круга особенно эффективно в условиях многономенклатурного единичного и мелкосерийного производства, так как позволяет обеспечить низкую теплонапряженность процесса обработки заготовок из различных материалов, а следовательно, высокие качественные характеристики шлифованных деталей и высокую стойкость круга за счет прерывистости его поверхности.

Рисунок 4.2 Вид слева сборного шлифовального круга

Формула изобретения

Сборный шлифовальный круг, содержащий металлический корпус с установленными в нем сегментами, отличающийся тем, что сегменты выполнены в виде четырехгранных вставок, грани которых покрыты резиной для повышения зоны контакта с заготовкой, обтянуты шлифовальной лентой и имеют радиус, равный радиусу рабочей поверхности круга.

ВЫВОД

В данном курсовом проекте было спроектировано станочное приспособление и режущий инструмент для плоскошлифовального станка высокой точности с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем модели 3Л722В.

Широко рассмотрено устройство и принцип работы станка. Станок 3Л722В высокой точности. Устройство цифровой индикации для визуального контроля величины вертикального перемещения шлифовальной бабки в процессе обработки, система дистанционного управления местом и величиной продольного перемещения стола и поперечного перемещения стойки позволяют повысить производительность станка и обеспечивают удобство обслуживания. Производительность станка определяет его способность обеспечивать обработку определенного числа деталей в единицу времени.

Основными путями повышения производительности являются: увеличение технологической производительности, снижение припусков, совмещение разных операций во времени, сокращение времени на вспомогательные движения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антонюк В.Е. Конструктору станочных приспособлений.: Справ. пособие.- Мн.: Беларусь, 1991. - 400 с.: ил.

.   Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя.- М.: Машиностроение, 1980. - Т.1. - 728 с.

3.       Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя.- М.: Машиностроение, 1980. - Т.2. - 559 с.

.        Горохов В.А. Проектирование технологической оснастки: Учебник для студентов машиностроит. специальностей ВУЗов. - Мн.: “БЕРВИТА”, 1997. - 344 с.

.        Колев Н.С., Красниченко Л.В., Никулин Н.С. и др. Металлорежущие станки. Учебное пособие для втузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 500 с., ил.

.        Сибикин М.Ю. Технологическое оборудование: Учебник. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 400 с. - (Профессиональное образование).

.        Ящерицын П.Н., Ерёменко М. Л. Жигалко И.Н. Основы резания металлов и режущий инструмент: (учебник для машиностроительных специальностей и вузов). - 2-е изд., доп. и перераб. - Мн.: Выш. школа, 1981. - 360 с. ил.