книги / Финишная обработка лепестковыми кругами

ПРЕДИСЛОВИЕ

Одним из перспективных видов эластичных инструментов являются лепестковые круги, состоящие из радиально расположенных и жестко закрепленных одной из торцовых сторон листов шлифовальной шкурки.

видах шлифовальных станков, а также вручную. Применяется в основном две формы кругов: лепестковые круги прямого профиля (ЛКП) и чашечные лепестковые круги (ЛКТ), предназначенные для работы торцом.

Финишная обработка лепестковыми кругами позволяет значительно повысить производительность, снизить затраты на инструмент и улуч­ шить качество деталей. Однако эти инструменты обладают некоторыми особенностями, без знания которых нельзя добиться высокой эффек­ тивности применения их в производстве. Внедрение процессов финиш­ ной обработки связано с необходимостью в каждом конкретном случае определять оптимальные условия процесса (конструкция инструмента, характеристика шлифовальной шкурки, режимы обработки).

Опыт более чем 15-летней эксплуатации лепестковых кругов в ПО "Брянский автомобильный завод” показывает, что их применение эффективно во всех типах производства - от единичного до массово­ го. Их используют для изготовления деталей автомобиля и трактора: коленчатых валов, фланцев, цапф, валов, крестовин, штоков, втулок, шестерен, пневмоцилиндров, деталей типа труб, шаровых пальцев, об­ работки плоских поверхностей штампованных деталей.

Перспективными областями применения лепестковых кругов являют­ ся: обработка листового проката в металлургической промышленности; зачистка сварных швов в производстве емкостей; зачистка контактов и мест пайки в электротехническом производстве; подготовка поверх­ ностей под различные виды покрытий; полирование валов бумагодела­ тельных машин; полирование тканепроводящих поверхностей текстиль­ ных машин; в деревообработке - отделка древесноволокнистых плит, мебельных щитов и заготовок сложной формы; обработка поверхностей из синтетических материалов; в производстве резиновых изделий при зачистке и рыхлении мест склейки.

3

1 . ОСОБЕННОСТИ ПОЛИРОВАНИЯ ЛЕПЕСТКОВЫМИ КРУГАМИ

Уравнения кинематики и динамики обработки ЛКП и ЛКТ. В отличие

от основной массы эластичных инструментов лепестковые круги сос­ тоят изотдельных лепестков, обладающих высокой эластичностью в нормальном и тангенциальном направлениях. В опытах по статическому нагружению ЛКП диаметром 300 мм через плоские образцы, установлен­ ные на динамометре, было выявлено, что по этой причине заметные по величине силы (называемые далее упругими) возникают лишь при дос­ таточном сближении лепестков в результате их упругой деформации.

7,1 Н . С помощью динамометра была измерена радиальная составляющ ая

Полученные данные показывают, что формирование ЛКП в процессе

показал, что если у новых ЛКП упругие силы в общем балансе Р

составляют 25 % , то при износе лепестков наполовину упругие силы составляют более 50 % . Как выявилось, эти соотношения зависят не

только от степени износа круга, но такж е от его деформации и ско­

рости. В связи с изложенным была предпринята попытка получить ана­ литические выражения для Р , ее упругой и центробежной Р

составляющих.

Кинематику полирования ЛКП изучали, фотографируя его рабочую зону в процессе работы с помощью стробоскопического прибора фирмы ’’Хофманн” (Ф РГ). Н а каж дой фотографии, полученной при различных схемах и условиях полирования, с некоторым приближением выделяли зону ниже кривой abc (рис.1) - интенсивной деформации лепестков, в которой лепестки изогнуты в направлении, противоположном вращению круга. Если для упрощения (рис.2) отогнутую часть лепестка аппрок-

4

между двумя соседними лепест­

можно записать следующее уравнение траектории любой точки М лепе­ стка (рис.З) в системе координат YOZ:

деформация круга в радиальном направлении; R^ - радиус условной

ступицы в момент времени т; <р - угол входа лепестка в контакт с заготовкой; со - угловая скорость круга; т - рассматриваемый момент времени (в момент входа лепестка в контакт т =? 0); / - расстояние

от условного шарнира О^ до точки М; у - угол см. рис.З.

После однократного и двукратного дифференцирования у и г по

5

Под влиянием нормального ускорения лепестки прижимаются к обра­ батываемой поверхности. Значение нормальной реакции Р^, возникаю­

щей в зоне контакта лепестка с заготовкой:

6

ствия сил, пронимающих одновременно л^ контактирующих лепестков, необходимо подсчитать значения центробежной силы Р. для каждого

контактирующего лепестка в проекции на ось OY при соответствующих значениях текущего угла сот (см. рис.З) й результаты сложить;

л

Р- Д ГР.) оу.

1*1

Д ля определения значения текущего угла оуг для каждого из л^ ле­

пестков мысленно остановим работающий круг и пронумеруем лепестки от 1 до л^, присваивая первый номер лепестку, только что вошедшему

в контакт с заготовкой. Д ля t-го лепестка сот = a(i - 1).

Полученные выражения кинематического и динамического расчета справедливы для схем наружного, плоского и внутреннего полирования ЛКП . Ниже приведены основные выражения кинематики и динамики при плоском полировании:

V> = arcsin ч п— г

К * L

При максимально плотной упаковке лепестков в круге

где t - толщина лепестка;

л

к

v - CJR TCOS(I - cor) - sin(y> - cor) х

ТУ

I е

L - 8 + R [ \ - cos (ip — c o r)]

x c tg a rc c o s -----------------------------

}■

7

уушах

формации круга и зернистости лепестков и уменьшается с увеличением скорости круга и износа лепестков. Зависимость £утах от этих ф ак ­

торов имеет вид

счет деформирования отдельных лепестков, а при их достаточном

связи с тем, что материал лепестков не является абсолютно упругим,

8

Измерения упругих сил, проведенные с помощью динамометра при медленном вращении круга (обеспечивающем благодаря трению изгиб лепестков в рабочем направлении), показали, что упругие силы, дей­ ствующие на участке се линии резания, составляют 3 - 5 % общего значения упругих сил. При определении аналитического выражения для

результирующей Р упругих сил этими силами пренебрегали и счита-

У^

ли, что зона действия упругих сил ограничивается участком cd линии резания. Д ля упрощения были приняты еще некоторые допущения: тол­ щина кольца bg принята постоянной на всем протяжении рабочего участка и равной длине лепестка L, а дуга c'd аппроксимирована

там статического нагружения ЛКП нормальной силой.

Очевидно, что коэффициент упругости CQ зависит от плотности

упаковки лепестке© в круге и от характеристики самого лепестка. Целесообразно плотность упаковки лепестков оценивать при помощи

коэффициента заполнения рабочего кольца ЛКП, отражающего отно-

9

шение суммарной площади поперечного сечения лепестков (при уста­ новке их по радиальным направлениям) к площади рабочего кольца,

После математической обработки результатов экспериментов была установлена следующ ая эмпирическая зависимость м еж ду коэффициентом

10