СНИЖЕНИЕ ВИБРАЦИИ ЗАГОТОВКИ ПРИ КРУГЛОМ

ВНУТРЕННЕМ ШЛИФОВАНИИ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СБОРНОГО АБРАЗИВНОГО КРУГА С РАДИАЛЬНО–ПОДВИЖНЫМИ СЕГМЕНТАМИ

 

Блурцян Д.Р., Пузанков А.С. (МИ ВлГУ, г. Муром, РФ)

 

Results of experimental investigations of reducing workpiece vibration at internal grinding process on the basis of using a modular wheel with radial movable abrasive segments.

 

В настоящее время при проектировании продукции в машиностроении устанавливаются высокие требования к геометрическим параметрам качества деталей, в связи с чем возникает потребность в применении новых, более совершенных процессов и технологий, которые обеспечат получение качественных деталей без снижения производительности их обработки.

Основным источником вибраций внутришлифовального станка является быстровращающийся и сравнительно нежесткий консольно-расположенный шпиндель абразивного круга. Возникающие при вращении дисбалансы инструмента приводят к возникновению на обрабатываемой поверхности погрешностей формы в виде волнистости и отклонения от круглости отверстия. Снижение уровня вибрации заготовки при внутреннем шлифовании позволит снизить геометрические погрешности, как в продольном, так и в поперечном сечениях шлифованных деталей.

Для уменьшения влияния неизбежно возникающих дисбалансов шпинделя станка и установленного на нем абразивного инструмента используется способ внутреннего шлифования [1], согласно которому сборный абразивный инструмент (САИ) с радиально – подвижными сегментами устанавливается соосно обрабатываемому отверстию и обработка осуществляется одновременно всеми абразивными сегментами круга. В результате разрыва жесткой кинематической связи между источником вибрации (шпинделем круга) и абразивными элементами, осуществляющими съем металла с заготовки, значительно снижается уровень вибрации обрабатываемой заготовки.

Экспериментальные исследования производились с использованием внутришлифовального станка мод.3А228. В качестве измерительных приборов использовались виброизмерительная аппаратура мод. ВИ6-5МА и осциллограф мод. С8-13. Измерение вибраций производилось датчиками вибраций ДВ-1Г, ДВ-1В. Датчики вибрации устанавливались в горизонтальной и вертикальной плоскостях на неподвижном консольном корпусе шпинделя инструмента на расстоянии 230 мм от среднего сечения сборного абразивного инструмента, а также в горизонтальной и вертикальной плоскостях на неподвижно зафиксированном шпинделе заготовки в ее центральном сечении. Радиус центра массы сегмента - 32 мм. Заготовка – кольцо подшипника, сталь ШХ15 ГОСТ 801-78. Масса сборного блока с абразивным сегментом - 55 гр. Частота вращения шпинделя инструмента 2850 мин^-1, горизонтальное увеличение при измерениях 1:5 ms\дел, вертикальное увеличение 1:5 mV\дел. Порядок проведения экспериментальных исследований и полученные результаты сведены в таблицу 1. При использовании 1 и 2 схем сегмент жестко закреплен на шпинделе инструмента, в остальных схемах - опирается на заготовку.

 

Таблица 1 – Схемы проведения экспериментов

	№ схемы	Место расположения датчика	Плоскость	Количество сегментов	Амплитуда вибрации, мкм
	1	Шпиндель инструмента	горизонтальная	1	20
2		Шпиндель инструмента	вертикальная	1	13
3		Шпиндель инструмента	горизонтальная	1	12
4		Шпиндель инструмента	вертикальная	1	8
5		Шпиндель инструмента	горизонтальная	2	8
6		Шпиндель инструмента	вертикальная	2	7,5
7		Шпиндель заготовки	горизонтальная	1	7,5
8		Шпиндель заготовки	вертикальная	1	6
9		Шпиндель заготовки	горизонтальная	2	6,5
10		Шпиндель заготовки	вертикальная	2	5

 

Анализ полученных осциллограмм показывает, что при шлифовании по 1 схеме амплитуда вибрации шпинделя круга составила 20 мкм, а при шлифовании по 2 схеме - 13 мкм, что объясняется различием жесткости конструктивных элементов станка в горизонтальной и вертикальных плоскостях.

Амплитуда вибрации шпинделя круга по 3 схеме составляет 12 мкм, а по 4 схеме равна 8 мкм. Сравнение 1, 3 и 2, 4 схем показывает, что при использовании способа внутреннего шлифования с разгрузкой шлифуемой заготовки от действия дисбалансов, создаваемых при вращении шпинделя инструмента, амплитуда вибрации шпинделя круга снижается в 1,67 и 1,63 раз соответственно. Данные результаты объясняются как уменьшением массы элементов конструкции круга, создающих дисбалансы инструмента, так и уменьшением радиусов размещения центров указанных масс.

Амплитуда вибрации шпинделя круга по 5 схеме составляет 8 мкм, а по 6 схеме равна 7,5 мкм. Сопоставление схем 3, 5 и 4, 6 показывает, что использование 2-х действующих в противоположных направлениях сегментов позволяет снизить амплитуду вибрации шпинделя круга в 1,5 и 1,1 раз соответственно.

Измерение вибрации на шпинделе заготовки показало, что амплитуда колебания заготовки по 7 схеме составляет 7,5 мкм, а по 8 схеме -  6 мкм. Малые значения вибрации шпинделя заготовки объясняются меньшей податливостью менее скоростного и более жесткого шпинделя заготовки.

Амплитуда вибрации шпинделя заготовки по 9 схеме составляет  6,5 мкм, по 10 схеме - 5 мкм. Сравнение схем 7, 9 и 8, 10 показывает, что использование 2-х сегментов вместо одного сегмента снижает амплитуду вибрации шпинделя заготовки в 1,15 и 1,2 раз соответственно.

Таким образом, применение предложенного способа шлифования позволяет значительно снизить амплитуду вибрации шлифуемой заготовки по сравнению с традиционной схемой обработки.

Литература

1. Патент РФ № 2182531. Способ внутреннего шлифования/ Д.Р.Блурцян, В.Г. Гусев, Ю.В. Трифонова и др. – Б.Н., 2002. -№ 14.