1 Общие сведения
1.1 Назначение
шлифовальныйстанок агрегат абразивность
Шлифовальные станкиприменяются для чистовой обработки деталей шлифовальными абразивными кругами,снимающими с поверхности детали тонкий слой метала или другого материалла. Нашлифовальных станках можно обрабатывать плоские, цилиндрические наружные ивнутренние поверхности, шлифовать зубья шестерен, затачивать различныеинструменты и т. д. Шлифовальные станки получили широкое распространение вовсех отраслях промышленности в качестве станков общего и специальногоназначения. Шлифование используется для обработки и сглаживания поверхноститвёрдых и хрупких материалов.
Виды шлифования
Машинное шлифование:
— плоское шлифование —обработка плоскостей и сопряжённых плоских поверхностей;
— круглое шлифование — обработкацилиндрических и конических поверхностей валов и отверстий;
— бесцентровое шлифование— обработка в крупносерийном производстве наружных и внутренних поверхностей(валы, обоймы подшипников и др), наружные поверхности, в том числе сложныепрофили;
— резьбошлифование;
— зубошлифование,шлицешлифование.
Ручное шлифование:
— шлифование лентойкриволинейных профилей, например шлифование лопаток турбин;
— шлифование свободнымабразивом на плоской поверхности.
1.2 Описаниесовременной конструкции
В станках, работающих поциклу, движения должны совершаться автоматически в определеннойпоследовательности по выбранной кинематической схеме. Каждая кинематическаяцепь станка имеет свое строго определенное функциональное назначение. Шлифовальныестанки для обычных и специальных работ, независимо от их конструктивныхособенностей, имеют следующие общие основные типовые узлы и механизмы:
— станину, служащуюоснованием для всех узлов станка. В станине расположен приводвозвратно-поступательного перемещения стола и органы управления станком; — стол, установленный на станине станка, который может совершатьвозвратно-поступательное и круговое движение, что обеспечивает продольную икруговую подачу детали. Привод стола обычно гидравлический;
— переднюю бабку,расположенную на столе станка и пред назначенную для установки и передачивращения детали. Электропривод вращения обрабатываемой детали располагается вкорпусе бабки;
— заднюю бабку,установленную на столе и поддерживающую второй конец детали при обработке ее вцентре;
- шлифовальную бабку,расположенную на станине. На шпинделе этой бабки устанавливают шлифовальныйкруг, который вращается от специального электропривода;
— электрооборудование,гидрооборудование;
— панель управления, накоторой собраны все механизмы управления станком.
Перечисленные узлы, кромепередней и задней бабок, имеются в шлифовальных станках всех типов. Передняя изадняя бабки применяются лишь на круглошлифовальных и шлицешлифовальныхстанках. На внутришлифовальных станках имеется только передняя бабка, а наплоскошлифовальных станках переднюю и заднюю бабки заменяет стол.
Отдельные типышлифовальных станков имеют дополнительные, присущие только им, узлы. Так, набесцентрово-шлифовальных станках для установки детали в рабочую позициюприменяется опорный нож, а для вращения ее — ведущий круг.
1.3 Наиболееизвестные разновидности шлифовальных станков
— Круглошлифовальныеиспользуются для обработки цилиндрических и конических поверхностей гладких иступенчатых заготовок, установленных на неподвижных центрах. Заготовки передшлифованием проходят обработку, позволяющую получить достаточно точные их формуи размеры, и для шлифования оставляется небольшой припуск, обычно измеряемыйдесятыми долями миллиметра. Примерами круглошлифовальных станков являютсямодели ЗЕ12, ЗА141, ЗА172 и др. Внутришлифовальные используются дляокончательной обработки цилиндрических и конических отверстий, как сквозных,так и глухих. Примерами этих станков служат модели 3K225В, ЗА228П, ЗА230 и др.В ряде случаев одновременно с отверстием на этих станках могут обрабатываться иторцы заготовок.
— Обдирочно-шлифовальныестанки обычно работают на более жестких режимах и предназначаются для глубокойзачистки труднообрабатываемых элементов заготовок, полученных литьем, сваркой,штамповкой (заусенцев, швов, неровностей и т. п.). Их применяют также дляобработки заготовок из неметаллов, например при изготовлении шлифовальныхкругов и т. п.
— Плоскошлифовальныестанки применяют для обработки плоскостей. Эти станки могут работать торцом илипериферией круга, а заготовки устанавливаются на вращающемся круглом столе иливозвратно-поступательно перемещающемся прямоугольном столе. Специализированныешлифовальные станки, для плоского шлифования направляющих станков, отличаютсяповышенной точностью обработки и используются для заточки различногометаллорежущего инструмента (резцов, слесарного инструмента, сверл и т. п.) имногих других работ. Универсально-заточные позволяют затачивать многолезвийныйинструмент, а заточные станки служат для заточки соответственно резцов, сверл ичервячных фрез.
— Притирочные иполировальные. Применяют для изготовления шлифов при металлографическихисследованиях и используют для доводки при бесцентровой обработке. Полировальныестанки позволяют получать заготовки с весьма малой шероховатостью поверхности,а притирочные обеспечивают, кроме того, высокую геометрическую и размернуюточность. Для достижения высокой герметичности соединения применяют такжепритирочные работы и станки. Ленточно — шлифовальные станки, отличаются высокойпроизводительностью, высоким качеством обработки, прост в обращении. Наиболеераспространённый тип шлифовальных станков.
/>
Рис. 1 — Схемы работышлифовальных станков:а — круглошлифовального; б — внутришлифовального; в — внутришлифовальногопланетарного; г — бесцентрово-шлифовального; д — бесцентровоговнутришлифовального; е — плоскошлифовального, шлифующего периферией круга; ж —плоскошлифовального, шлифующего торцом круга; 1 — шлифовальный круг; 2 —хомутик; 3 — обрабатываемая деталь; 4 — патрон; 5 — ведущий круг; 6 — опорныйнож.
2. Результатыпатентного поиска
В результате поиска былонайдено множество вариантов конструкции шлифовальных станков. Среди ниххотелось бы отметить ленточно — шлифовальный станок, так как он является самымраспространённым.
Ниже предоставлены 4патента относящихся к данному типу станков ( копии патентов прилагаются ):
(11)982875; (19)SU(11)1335431А1; (11)564949; (19)SU(11)1569192 А1
На основаниирассмотренных патентов можно сделать вывод, о том, что развитие шлифовальныйстанков осуществляется в направлении повышения качества обрабатываемойповерхности, износостойкости абразивной ленты, увеличении производительностиагрегата.
Рассмотрим подробнеекаждый из предоставленных патентов.
(11)982875
Изобретение относится кшлифованию сложных поверхностей с двух сторонним абразивным покрытием.Недостатком устройства является то, что при шлифовании мала площадь охватаизделия шлифовальной лентой, обработка ведётся малыми участками, что снижаетпроизводительность. Целью данного изобретения является повышениепроизводительности при шлифовании поверхностей двойной кривизны. Поставленнаяцель достигается тем, что копирный элемент устанавливается на участке развороталент, а защитная лента вне зоны обработки развёрнута в обратном направлении.Такое выполнение устройства позволяет увеличить производительность, за счётувеличения площади охвата детали шлифовальной лентой.
(19)SU(11)1335431 А1
Изобретение относится кобласти ленточного шлифования и ставит целью повысить качество шлифования ирасширить технологические возможности обработки за счёт обеспечениядвусторонней обработки изделий.
Устройство для ленточногошлифования, выполненное в виде транспортерной ленты и установленных над нейленточно-шлифовальных головок с прижимными утюжками на каждой из нихотличающиеся тем, что, с целью повышения качества и расширения технологическихвозможностей за счёт двусторонней обработки изделий. Устройство снабжено установленнымпод первым транспортером и параллельно ему дополнительным транспортером срасположенными на нем шлифовальными головками.
(11)564949
Изобретение относится кобласти ленточного шлифования. При шлифовании известными способами в зонерезания возникают высокие контактные температуры. Титан и его сплавы привысоких температурах приобретают высокую химическую активность, в частностивступают в реакции и поглощают кислород и азот из воздуха. Такие окислы снижаютпластическую стойкость металла, и способность противостоять вибрационнымнагрузкам. Между тем титан и его сплавы применяются для изготовления особоточных и ответственных деталей современных машин, по этому необходимо избежатьвредных химических реакций. С другой стороны окислы титана и сплавов обладаютвысокой твёрдостью что снижает продолжительность работы шлифовальной ленты.
Целью изобретенияявляется повышение эффективности охлаждения в процессе шлифования. Указаннаяцель достигается тем, что шлифование производят в среде, состоящих из двух слоёв,взаимно не растворимых. Например водяного раствора охлаждающей жидкости ималса, причём деталь помещают в слое с водяным раствором.
(19)SU(11)1569192 А1
Изобретение относится кстанкостроению, а именно к способам ленточной шлифовки. Целью изобретенияявляется повышение стойкости абразивной ленты и обеспечение стабильностикачества обрабатываемого изделия. Система абразивной ленты установлена навращающейся планшайбе и содержит абразивную ленту, надетую на барабаны иконтактирующую с контактным и натяжным роликами. Планшайба совершает встречноевращательное движение относительно вращения обрабатываемой детали. Абразивнуюленту медленно перематывают с барабана на барабан со скоростью, подобраннойтаким образом, что бы участок абразивной ленты при обработке дано деталиизносился полностью. Это приводит к тому, что обработку следующей детали лентаначинает свежим участком, который так же к концу обработки снашивается. По мереизноса ленты интенсивность обработки падает, но при этом повышается чистота обрабатываемойповерхности. Скорость подачи ленты зависит от свойств обрабатываемой детали.Способ осуществляется следующим образом. Обрабатываемой детали сообщаютвращение и продольное перемещение. Систему абразивной ленты вращают вокруг осиобрабатываемой детали, а ленту перематывают с одного барабана на другой. Приэтом скорость перемотки ленты меньше скорости вращения системы абразивнойленты. Стойкость при этом повышается в 5-8 раз, в зависимости отобрабатываемого материала.
3. Морфологическийанализ
Краткие сведения ометоде
Морфологический анализ –пример системного подхода в области изобретательства. Метод разработанизвестным швейцарским астрономом Ф. Цвикки. Благодаря этому методу ему удалосьза короткое время получить значительное количество оригинальных техническихрешений в ракетостроении.
Для проведенияморфологического анализа необходима точная формулировка проблемы, причемнезависимо от того, что в исходной задаче речь идет только об одной конкретнойсистеме, обобщаются изыскания на все возможные системы с аналогичной структуройи в итоге дается ответ на более общий вопрос.
Морфологический анализшлифовального станка
Применительно кшлифовальным станкам морфологические признаки могут быть следующими: А –обрабатываемый материал, по степени трудности обработки; Б – абразивныйинструмент в зависимости от твёрдости; В – абразивный инструмент в зависимостиот величины шлифзерна; Г — Рабочий инструмент; Д – фиксация детали; Е – наличиеохлаждения контактной зоны; Ж – автоматизация агрегата.
Каждая характеристика(параметр) обладает определённым числом различных независимых свойств. Так,
· обрабатываемыйматериал, по степени трудности обработки А1- Легко поддающийся обработке; А2 — Нормально обрабатываемый; А3 — Трудно обрабатываемый
· абразивный инструментв зависимости от твёрдости: Б1 – Сверхтвердый; Б2 – Твёрдый; Б3 – Мягкий
· абразивныйинструмент в зависимости от величины шлифзерна: В1 – Грубый; В2- Средний; В3 –Тонкий; В4 — Особо тонкий (полирующий инструмент)
· рабочийинструмент: Г1 — Шлифовальная лента; Г2 — Эльбовый круг; Г3- Алмазныйинструмент; Г4 — Наждачный камень
· фиксация детали:Д1- Магнитными плитами; Д2 – Прижимами; Д3- Не фиксируется
· наличиеохлаждения контактной зоны: Е1 – охлаждающая жидкость; Е2 — обдув воздухом; Е3-нет охлаждения
· автоматизацияагрегата: Ж1- Полная автоматизация цикла; Ж2 — Частичная автоматизация; Ж3 — Цикл не возможен без постоянного присутствия человека.
Полученная таблицаназывается морфологическим ящиком, который изучается с целью извлечения из негоразличных вариантов оправок прошивных станов.
Морфологический ящикможет быть представлен в виде морфологической матрицы, которая в данном случаеимеет вид:
А1 А2 А3
Б1 Б2 Б3
В1 В2 В3 В4
Г1 Г2 Г3 Г4
Д1 Д2 Д3
Е1 Е2 Е3
Ж1 Ж2 Ж3
3х3х4х4х3х3х3 = 3888
Каждый вариант из этойматрицы представляет собой комбинацию из семи морфологический признаков.