| Библиотека |
Основний зміст роботи
Розглянемо причини виникнення похибки установки шліфувального круга при його закріпленні на шпинделі верстата.
Шліфувальний круг закріплюється на шпинделі верстата за допомогою перехід-них фланців. Величина полів допусків на розміри посадочних поверхонь шліфувальних кругів та нерухомих фланців регламентовані в Державних стандартах [3], [4], визначають величину радіального биття, яке виникає як наслідок посадки круга на фланець с гарантованим зазором. Величина радіального биття робочої поверхні круга (РПК) усувається під час правки видаленням певного об’єму алмазовмісного шару, що призводить до непродуктивних витрат алмазів. Визначимо об’єм алмазовмісного шару, який вилучається під час правки з умов забезпечення повного усунення радіального биття (Рис. 1).
де Dк – діаметр шліфувального круга, мм;
Bк – висота шліфувального круга, мм;
?R – величина радіального зазору між поверхнями, що сполучаються, мм.
Внаслідок того, що статистичний розподіл розмірів при обробленні циліндрич-них поверхонь підкорюється нормальному закону [5], при розрахунку величини радіа-льного зазору використаємо середину полів допусків на посадочні розміри круга і фланця
де EC, ec – середина поля допуску розміру посадочного отвору шліфувального круга і посадочної поверхні фланця відповідно, мм.
Тут ES, es – верхнє відхилення розмірів посадочних поверхонь круга та фланця, мм
EI, ei – нижнє відхилення розмірів посадочних поверхонь круга та фланця, мм
Тоді
Після підстановки (3) в (1) будемо мати
Використовуючи величину алмазовмісного шару, який підлягає вилученню під час правки, визначимо масу алмазів, яка знаходиться в цьому об’ємі
де 0,878•10-3 – маса алмазів в 1 мм3 алмазовмісного шару, г;
0,2 – маса одного карата алмазів, г;
? – коефіцієнт, який враховує відносну концентрацію алмазів (при концентрації 100% ?=1).
З урахуванням вартості 1 карата алмазів, вартість вилучених під час правки ал-мазів буде дорівнювати
де Ц – вартість одного карата алмазів, грн.
Результати розрахунку витрат алмазів на операції правки для алмазних кругів рі-зних характеристик наведені в таблиці 1.
Таблиця 1. Вплив похибки закріплення шліфувального круга на фланці на об’єм алмазовмісного шару, який видаляється під час правки та вартість непродуктивних витрат алмазів марки АС6
* Примітка: вартість одного карата алмазів з НДС за даними 2009 року Інституту надтвердих матеріалів імені В.М. Бакуля
Як видно з даних, наведених у таблиці 1, непродуктивні витрати алмазів на опе-рації правки залежать від зернистості алмазів та геометричних розмірів шліфувального круга. Для кругів, які досліджувались, непродуктивні витрати знаходяться в межах 1,1 – 9,4 грн.
Неврівноваженість круга при його закріпленні на стандартні фланці виникає в наслідок зміщення центру маси круга відносно осі його обертання і обумовлена ексцен-триситетом ?е , величина якого розраховується за формулою.
Тоді величина неврівноваженої сили, яка обумовлена похибкою установки круга на фланці, може бути розрахована за формулою [1], яка з урахуванням розмірності неврівноваженої сили в системі СІ, набере вигляду.
де Gкр – маса круга, кг;
n - частота обертання круга, об/хв.;
?е – ексцентриситет, м.
Масу круга Gкр розрахуємо з використанням об’ємів корпуса, кільця, та алмазо-вмісного шару (Рис. 2) з урахуванням щільності матеріалів, із яких вони виготовлені, за наступною формулою
де Gаш - маса алмазовмісного шару, кг;
Gк – маса кільця, кг;
Gкор - маса корпусу, кг.
При 100 %-вій відносній концентрації алмази займають 25% об’єму алмазовміс-ного шару, а металева зв’язка – 75%. Тоді маса алмазовмісного шару визначиться за формулою
де Bк – висота круга, мм;
Dз аш – зовнішній діаметр алмазовмісного шару, мм;
Dв аш – внутрішній діаметр алмазовмісного шару,мм;
?а – щільність алмаза (?а = 3,25•10-3 г/мм3 [2]);
? – щільність зв’язки (для зв’язки М2-01 ?зв = 8,52•10-3 г/мм3 [2]).
Масу кільця розрахуємо за формулою
де Dвк – внутрішній діаметр кільця, мм;
?ст – щільність матеріалу кільця (для сталі 20 ?ст = 7,85•10-3 г/мм3 [6])
h – глибина розточки на торці круга, мм.
Масу корпуса визначимо за формулою
де Dв кор – внутрішній діаметр корпуса, мм;
Dст – діаметр ступиці, мм;
?ал – щільність матеріалу корпуса (для алюмінію АД ?ал = 2,71•10-3 г/мм3 [6])
Результати розрахунків маси складових частин різних типорозмірів кругів за формулами (8) – (11) представлені в таблиці 2.
Таблиця 2. Маса алмазних шліфувальних кругів різних типорозмірів
Рис. 1 Розрахункова схема до визначення радіального биття при встановленні круга на фланці
Рис. 2. Складові частини алмазного круга: 1 – алмазовмісний шар; 2 – кільце; 3 - корпус
Частота обертання шліфувального круга визначається паспортними даними вер-стата і для умов, які розглядаються, дорівнює 2230 об/хв.
Неврівноважену силу, Н, яка обумовлена точністю виготовлення круга розраху-ємо з використанням допустимого дисбалансу, який являє собою добуток неврівнова-женої сили на її ексцентриситет відносно осі обертання, за формулою
де 0,01•m – допустимий дисбаланс при виготовлені круга [3].
Розрахунки неврівноважених сил, які обумовлені похибкою установки круга на фланці та точністю виготовлення круга розраховані за формулами (7) та (12) і наведені в таблиці 3.
Таблиця 3. Неврівноважені сили, які виникають за рахунок похибок виготовлення та установки кругів на стандартні фланці
Як видно з наведених даних в таблиці 3, величина неврівноваженої сили від по-хибки закріплення круга як співпадає з неврівноваженою силою, обумовленою точніс-тю виготовлення, так і перевищує її майже в 2 рази.
З метою зменшення величини неврівноваженої сили, обумовленої похибкою установки шліфувального круга на шпинделі верстата за допомогою фланців, запропо-нований пристрій [7] (Рис.3 ), який дозволяє встановити РПК з мінімальною величиною радіального биття незалежно від величини зазору в сполученні посадочних поверхонь круга та фланців.
Пристрій включає в себе нерухомий фланець 1, на якому виконані торцева та посадочна циліндрична поверхні для установки шліфувального круга 2 і рухомого фла-нця 3 для закріплення круга на нерухомому фланці за допомогою гвинтів 4. На цилінд-ричній поверхні рухомого фланця через 90? в радіальних різьбових отворах розташова-ні стрижні 5, на яких закріплені Г-подібні елементи 6, виступаюча частина яких конта-ктує з РПК. Г-подібні елементи з’єднані з стрижнями 5 регулюючими гвинтами 7, які мають різьбу з малим шагом. Між торцями стрижнів 5 та Г-подібним елементом 6 роз-ташовані пружини 8, які забезпечують переміщення Г-подібних елементів при викру-чуванні регулюючих гвинтів 7. На циліндричній поверхні рухомого фланця через 120?виконані радіальні наскрізні різьбові отвори 9, в яких розташовані гвинти 10 для закріплення рухомого фланця на нерухомому в радіальному напрямку.
Закріплення шліфувального круга та точна установка РПК за допомогою запро-понованого пристрою виконується наступним чином.
Рис.3.Пристрій для установки шліфувального круга з високою точністю
Після закріплення нерухомого фланця 1 на шпинделі верстата, на посадочну по-верхню нерухомого фланця встановлюється шліфувальний круг 2 і за допомогою рухо-мого фланця 3 та гвинтів 4 закріплюється з таким зусиллям, яке не дозволяє зміщення шліфувального круга відносно нерухомого фланця під дією своєї ваги але може пере-міщуватись від зусиль, прикладених збоку Г-подібних елементів. Потім рухомий фла-нець за допомогою гвинтів 10 закріплюється на нерухомому фланці в радіальному на-прямку, після чого на нерухомий фланець встановлюються зібрані на стрижнях 5 Г-подібні елементи, які своїми виступаючими частинами вступають в контакт з РПК.
Після визначення радіального биття РПК за допомогою індикатора годиннико-вого типу і його усунення гвинтами 7, шліфувальний круг остаточно закріплюється гвинтами 4, а стрижні з Г- подібними елементами викручуються з рухомого фланцю. Круг готовий до виконання правки з метою забезпечення потрібних параметрів РПК і до шліфування.
Визначимо, наскільки зменшиться в цьому випадку неврівноважена сила, яка обумовлена радіальним биттям РПК, якщо воно дорівнює 15•10-6 м. Розрахунки, які ви-конані для кругів, які досліджуються, наведені в табл. 4.
Порівнюючи дані табл. 4 з даними, які наведені в стовпці 6 табл.3, можна поба-чити, що закріплення шліфувального круга на фланцях за допомогою запропонованого пристрою забезпечує зменшення неврівноваженої сили, обумовленої похибкою закріп-лення, в 4 – 5,5 разів, в зв’язку з чим додаткове балансування круга з фланцями не зна-добиться.
Крім того повністю виключаються непродуктивні витрати алмазів.
Таблиця 4. Величина неврівноваженої сили після закріплення круга на фланці, з вели-чиною радіального биття РПК 0,015 мм за допомогою пристрою
Висновки
1. Установка шліфувального круга на стандартні фланці без додаткового регу-лювання положення РПК в радіальному напрямку призводить до виникнення непроду-ктивних витрат алмазів та збільшення неврівноваженої сили.
2. Використання запропонованого пристрою для регулювання положення РПК в радіальному напрямку забезпечує зменшення неврівноваженої сили, що виникає при закріпленні круга на шпинделі верстата в 4-5,5 рази, в зв’язку з чим додаткове балансу-вання круга з фланцями не знадобиться.
3. Установка РПК в радіальному напрямку з точністю 15 мкм повністю виклю-чає непродуктивні витрати алмазів, які виникають під час правки при усуненні радіаль-ного биття, обумовлене установкою круга на стандартні фланці.
Список літератури: 1. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. – М.: Ма-шиностроение, 1974, 320 с. 2. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. /Ю.М. Ковальчук, В.А. Букин, Б.А. Глаговский и др., под ред Ю.М. Ковальчука. – М.: Машиностроение, 1984. – 288 с. 3. ГОСТ 16181-82 Круги алмазные шлифовальные. Технические условия. М: ИПК Издательство стандартов. 1999. 17 с. 4. ГОСТ 2270-78 Инструмент абразивный. Основные размеры элементов крепления. Издательство стандартов. 1986. 16 с. 5. Якушев Л.И. Взаимозаменяемость стандартизация и технические измерения: Учебник – 6-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1987. – 352 с. 6. Краткий справочник металлиста. /под ред. А.Н. Малова. – М.: Машиностроение, 1965. – 1144с. 7. Патент України на винахід №61436А В24В45/00 Пристрій для закріплення алмазного круга / Матюха П.Г., Азарова В.В., Полтавець В.В.. Заявка 2003021007. Заявлена 05.02.2003. Опубл 17.11.2003. Бюл №11.
© Благодарный Антон Олегович, ДонНТУ 2011
| Библиотека |