RU2036777C1

RU2036777C1 - Device for supplying the lubricant coolant

Info

Publication number: RU2036777C1
Application number: RU92015426A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Худобин; В.В. Ефимов; Н.И. Веткасов; В.В. Епифанов
Original assignee: Ульяновский политехнический институт
Priority date: 1992-12-30
Filing date: 1992-12-30
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: manufacture of building materials. SUBSTANCE: device has a U-shaped housing consisting of foundation 1, two lateral walls 2, two terminal walls 3 and 4 and elastic-deformation plate 5 traced by the circumferential arc. Nozzles 6 and 10 for supplying the lubricant coolant are hard-mounted on plate 5 at the angle of 25-30 relative to each other. The output holes of the nozzles are disposed lower than the upper edges of the housing. The mechanism for adjusting the radius of curvature of plate 5 is made in the form of guideways 19 rigidly fixed on the polishing headstock and slide blocks 18 mounted in the guideways and hinged by means of bearing members 15 and 16 with the ends of plate 5. The nozzle of the electropneumatic pickup hinged on one of the slide blocks is envisaged in the device. As the circle is worn out in the radial direction, the U-shaped housing and plate 5 are shifted to the circle. Simultaneously with them slide blocks 18 are shifted to the circle center along guideways 19. At the expense of their slope at the angle of γ, the radius of the plate curvature and the angles a of arrangement of nozzles 10 are changed. EFFECT: ensured stable space d of nozzles 6 and 10 regardless of the value of the circle wear and high efficiency of cleaning during the whole cycle of the circle operation. 1 cl, 3 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлообработке, а именно к устройствам для подвода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) к шлифовальному кругу и может быть использовано при абразивной обработке заготовок. The invention relates to metal working, and in particular to devices for supplying a cutting fluid to the grinding wheel and can be used for abrasive processing of workpieces.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении упрощения конструкции, повышении надежности и эффективности устройства для подачи СОЖ. The invention is aimed at solving the problem of ensuring simplification of the design, increasing the reliability and efficiency of the device for supplying coolant.

Известно устройство для подачи СОЖ, содержащее насадок-башмак, рабочая поверхность которого ограждает часть поверхности шлифовального круга и снабжена ребрами, направленными перпендикулярно направлению перемещения рабочей поверхности шлифовального круга (см. Худобин Л.В. Бердичевский Е.Г. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке. М. Машиностроение, 1977, с. 156-157, аналог). A device for supplying coolant containing a nozzle shoe, the working surface of which protects part of the surface of the grinding wheel and is equipped with ribs directed perpendicular to the direction of movement of the working surface of the grinding wheel (see Khudobin L.V. Berdichevsky E.G. Technique for the use of cutting lubricants in metalworking. M. Mashinostroenie, 1977, p. 156-157, analogue).

Недостатком известного устройства является отсутствие регулирования радиуса кривизны рабочей поверхности насадка-башмака по мере износа шлифовального круга, что приводит к снижению эффективности реализации функциональных свойств СОЖ (моющего, охлаждающего и смазочного) по отношению к рабочей поверхности круга. A disadvantage of the known device is the lack of regulation of the radius of curvature of the working surface of the nozzle-shoe as the grinding wheel deteriorates, which leads to a decrease in the efficiency of the functional properties of the coolant (washing, cooling and lubricating) with respect to the working surface of the wheel.

Известно также устройство для подвода СОЖ к шлифовальному кругу, содержащее П-образный корпус с размещенными внутри него щелевым соплом и систему автоматического перемещения сопла по мере износа круга с первичным преобразователем и механизмом перемещения ребер, последовательно соединенных друг с другом гибкой связью и ограждающих часть поверхности шлифовального круга (см. авт.св. СССР N 1463455, кл. B 24 B 55/02. Опублик. 07.03.89. Бюл. N 9, аналог). It is also known a device for supplying coolant to the grinding wheel, containing a U-shaped body with a slotted nozzle located inside it and a system for automatically moving the nozzle as the wheel wears with the primary transducer and the mechanism for moving ribs, connected in series with each other by a flexible connection and enclosing part of the surface of the grinding circle (see ed. St. USSR N 1463455, class B 24 B 55/02. Published. 07.03.89. Bull. N 9, analogue).

Недостатками этого аналога можно считать сложные конструкции устройства и недостаточно высокую эффективность очистки рабочей поверхности круга. The disadvantages of this analogue can be considered the complex design of the device and the insufficiently high efficiency of cleaning the working surface of the circle.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для охлаждения шлифовального круга, содержащее дефлекторный башмак, рабочая поверхность которого образована совокупностью поверхностей жестких блоков, последовательно установленных на упругодеформируемой пластине, выполненной в виде дуги окружности, и средства для регулирования радиуса кривизны рабочей поверхности в зависимости от диаметра шлифовального круга. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed device is a device for cooling the grinding wheel selected as a prototype, containing a deflector shoe, the working surface of which is formed by a set of surfaces of rigid blocks sequentially mounted on an elastically deformable plate made in the form of a circular arc, and means for regulation of the radius of curvature of the working surface depending on the diameter of the grinding wheel.

У прототипа и предлагаемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: П-образный корпус (или полый дефлекторный башмак), служащий для базирования и закрепления других элементов устройства и создания проточной жидкостной ванны; кронштейн в виде изогнутой пластины, соединяющий корпус и винт привода радиального перемещения устройства; элементы для подачи СОЖ, выполненные в виде жестких блоков, последовательно установленных на упругодеформируемую пластину; пластина из упругодеформируемого материала в виде дуги окружности; механизм для регулирования радиуса кривизны пластины. The prototype and the present invention have the following similar essential features: U-shaped body (or hollow deflector shoe), which serves to base and secure other elements of the device and create a flowing liquid bath; a bracket in the form of a curved plate connecting the housing and the screw drive the radial movement of the device; elements for supplying coolant made in the form of rigid blocks sequentially mounted on an elastically deformable plate; a plate of elastically deformable material in the form of an arc of a circle; mechanism for adjusting the radius of curvature of the plate.

Недостатками прототипа являются сложность конструкции устройства и эксплуатации насосного оборудования, необходимого для подачи СОЖ под давлением (5-10) МПа и недостаточно высокая эффективность очистки рабочей поверхности круга. The disadvantages of the prototype are the complexity of the design of the device and the operation of the pumping equipment necessary for supplying coolant under pressure (5-10) MPa and the insufficiently high efficiency of cleaning the working surface of the circle.

Указанные недостатки обусловлены тем, что устройство состоит из большого числа конструктивных элементов, следствием чего является его низкая надежность, высокая сложность монтажа и эксплуатации, высокая трудоемкость изготовления. These shortcomings are due to the fact that the device consists of a large number of structural elements, which results in its low reliability, high complexity of installation and operation, high complexity of manufacturing.

Цель изобретения снижение трудоемкости изготовления и монтажа, повышение надежности и эффективности очистки рабочей поверхности круга за счет упрощения конструкции устройства и интенсификации перемешивания потоков СОЖ. The purpose of the invention is to reduce the complexity of manufacturing and installation, increasing the reliability and efficiency of cleaning the working surface of the circle by simplifying the design of the device and intensifying the mixing of coolant flows.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует следующая причинно-следственная связь: выполнение механизма для регулирования радиуса кривизны пластины в виде направляющих и перемещающихся по ним ползунов позволяет существенно упростить конструкцию устройства (так как в 4 раза сокращается число конструктивных элементов по сравнению с прототипом) и тем самым снизить трудоемкость изготовления и монтажа устройства, повысить его надежность. Усовершенствование конструкции устройства, заключающееся в установке 3-х щелевых сопел для подачи СОЖ на пластине под углом (25-30^оС) (причем выходные отверстия сопел расположены ниже верхних кромок корпуса) и сопла пневмоэлектрического датчика на опорном элементе пластины позволило повысить эффективность очистки рабочей поверхности шлифовального круга. Это объясняется тем, что СОЖ из сопел подается на рабочую поверхность круга через поток СОЖ, который генерируется в корпусе быстровращающимся кругом. При этом потоки СОЖ энергично перемешиваются, образуя зоны высокой турбулентности и кавитации по всей дуге рабочей поверхности круга, находящейся в корпусе. Кроме того, сопло пневмоэлектрического датчика позволяет контролировать постоянство зазора между выходными отверстиями сопел для подачи СОЖ и периферией круга и, тем самым, обеспечивать стабильные зоны турбулентности и кавитации СОЖ независимо от величины износа круга.Between the distinguishing features and the purpose of the invention, there is the following causal relationship: the implementation of the mechanism for regulating the radius of curvature of the plate in the form of guides and sliders moving along them can significantly simplify the design of the device (since the number of structural elements is reduced by 4 times compared to the prototype) and to reduce the complexity of manufacturing and installing the device, to increase its reliability. Improvement of the apparatus consists in the installation of 3-slotted nozzles for supplying coolant to the plate at an angle (25-30 ° ^C) (wherein the output nozzle openings are arranged below the upper edges of the housing) and the nozzle pneumoelectric sensor support member plates allowed to increase cleaning efficiency of the working grinding wheel surface. This is because the coolant from the nozzles is supplied to the working surface of the circle through the coolant stream, which is generated in the housing by a rapidly rotating circle. In this case, the coolant flows vigorously mix, forming zones of high turbulence and cavitation along the entire arc of the working surface of the circle located in the housing. In addition, the nozzle of the pneumoelectric sensor allows you to control the constancy of the gap between the outlet openings of the nozzles for supplying coolant and the periphery of the circle, and thereby ensure stable zones of turbulence and cavitation of the coolant, regardless of the amount of wear on the circle.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 2. In FIG. 1 shows a device, a General view; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 2.

Устройство для подачи СОЖ содержит П-образный корпус, который состоит из основания 1, двух боковых стенок 2, двух концевых стенок 3 и 4 и упругодеформируемой пластины 5, имеющей форму дуги окружности, из упругодеформируемого материала например, из нержавеющей стали или бронзы. Причем пластина 5 в районе центрального сопла 6 подвода СОЖ приварена к боковым стенкам 2 корпуса на расстоянии а=(30-40) мм от периферии круга. The coolant supply device comprises a U-shaped body, which consists of a base 1, two side walls 2, two end walls 3 and 4, and an elastically deformable plate 5 having a circular arc shape from an elastically deformable material, for example, stainless steel or bronze. Moreover, the plate 5 in the region of the central nozzle 6 for supplying the coolant is welded to the side walls 2 of the housing at a distance of a = (30-40) mm from the periphery of the circle.

На основании 1 болтами 7 закреплен кронштейн 8, связанный с винтом 9 привода (ручного, электромеханического, гидравлического и т.п.) радиального перемещения корпуса. On the basis of 1, a bolt 7 is fixed to a bracket 8 connected to a screw 9 of the drive (manual, electromechanical, hydraulic, etc.) of the radial movement of the housing.

К внутренней поверхности пластины 5 приварены центральное сопло 6 и два регулируемых сопла 10 для подвода СОЖ на рабочую поверхность круга. Сопла 10 соединены гибкими шлангами 11 с патрубками 12, жестко закрепленными на основании 1. Кроме того, в пластине 5 выполнены отверстия 13 для прохода СОЖ, а к основанию 1 приварены патрубки 14 для отвода СОЖ из корпуса. A central nozzle 6 and two adjustable nozzles 10 are welded to the inner surface of the plate 5 for supplying coolant to the working surface of the circle. The nozzles 10 are connected by flexible hoses 11 with nozzles 12 rigidly fixed to the base 1. In addition, holes 13 are made in the plate 5 for the passage of coolant, and nozzles 14 are welded to the base 1 for the removal of coolant from the housing.

К концам пластины 5 приварены опорные элементы 15 и 16, связанные посредством осей 17 с ползунами 18, установленными в направляющих 19, которые, в свою очередь, болтами 20 прикреплены под углом γ12^о к пластине 21, жестко связанной со шпиндельной бабкой (не показана).Supporting elements 15 and 16 are welded to the ends of the plate 5, connected by axes 17 to sliders 18 installed in the guides 19, which, in turn, are bolted 20 at an angle γ12 ^about to the plate 21, rigidly connected to the headstock (not shown) .

В случае работы оборудования в автоматическом цикле для контроля зазора δ используется пневмоэлектрический датчик (не показан; см. Малов А.Н. Иванов Ю. В. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. М. Машиностроение, 1974. с. 174-175), сопло 22 которого шарнирно закреплено на ползуне 18 и посредством планки 23 и винтов 24 связано с опорным элементом 15. In the case of equipment operating in an automatic cycle, a pneumoelectric sensor is used to control the gap δ (not shown; see Malov, A.N. Ivanov, Yu. V. Fundamentals of automation and automation of production processes. M. Mashinostroenie, 1974. p. 174-175), the nozzle 22 of which is pivotally mounted on the slider 18 and is connected to the support element 15 by means of a strap 23 and screws 24.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При установке шлифовального круга максимального диаметра ползуны 18 находятся в направляющих 19 в крайнем нижнем положении. При этом пластина 5 также расположена в крайнем нижнем положении точно эквидистантно рабочей поверхности круга. Величина зазора δ между выходным отверстием сопел 6 и 10 и рабочей поверхностью круга должна быть выдержана в пределах (3-4) мм. Пневмоэлектрический датчик настроен на контроль зазора δ. При обработке заготовок СОЖ подводится через патрубки 12, гибкие шланги 11 и сопла 6 и 10 под давлением (1-2) МПа и заполняет корпус. СОЖ из сопел 6 и 10 подается на поверхность круга через поток жидкости который генерируется в корпусе быстровращающимся кругом около его периферии и торцов. При этом потоки СОЖ энергично перемешиваются, образуя зоны высокой турбулентности и кавитации СОЖ по всей дуге рабочей поверхности круга, находящейся в корпусе, что обеспечивает высокую эффективность очистки круга. When installing the grinding wheel with a maximum diameter, the sliders 18 are located in the guides 19 in the lowest position. In this case, the plate 5 is also located in the lowest position exactly equidistant to the working surface of the circle. The size of the gap δ between the outlet of the nozzles 6 and 10 and the working surface of the circle must be maintained within (3-4) mm. The pneumoelectric sensor is configured to control the gap δ. When processing workpieces, coolant is supplied through nozzles 12, flexible hoses 11 and nozzles 6 and 10 under pressure (1-2) MPa and fills the housing. The coolant from the nozzles 6 and 10 is fed to the surface of the circle through a fluid stream that is generated in the housing by a rapidly rotating circle near its periphery and ends. In this case, the coolant flows vigorously mix, forming zones of high turbulence and cavitation of the coolant along the entire arc of the working surface of the circle located in the housing, which ensures high efficiency of cleaning the circle.

По мере износа круга изменяется расстояние между выходным отверстием сопла 22 и периферией круга, что фиксирует пневмоэлектрический датчик, сигнал с которого поступает на привод 9 радиального перемещения корпуса. Одновременно с перемещением П-образного корпуса и пластины 5 ползуны 18 перемещаются к центру круга по направляющим 19. За счет наклона направляющих 19 на угол γ, по мере перемещения кронштейна 7 и корпуса, изменяются радиус кривизны пластины 5 и углы α расположения сопел 10. Одновременное перемещение корпуса и пластины 5 по направлению к кругу и регулирование радиуса кривизны пластины 5 позволит обеспечить постоянство зазора δ у сопел 6 и 10 независимо от величины износа круга, и тем, самым высокую эффективность очистки в течение всего цикла работы круга. На фиг. 1 пунктирными линиями показано положение устройства при максимально изношенном круге. As the circle wears out, the distance between the outlet of the nozzle 22 and the periphery of the circle changes, which captures the pneumoelectric sensor, the signal from which enters the radial displacement actuator 9 of the housing. Simultaneously with the movement of the U-shaped body and plate 5, the sliders 18 move to the center of the circle along the guides 19. Due to the inclination of the guides 19 by the angle γ, as the bracket 7 and the body move, the radius of curvature of the plate 5 and the nozzle angles α are changed 10. Simultaneously moving the casing and the plate 5 towards the circle and adjusting the radius of curvature of the plate 5 will ensure a constant gap δ at the nozzles 6 and 10, regardless of the wear of the circle, and thereby high cleaning efficiency throughout the entire cycle of work s circle. In FIG. 1 dashed lines show the position of the device with the most worn circle.

При коррекции радиуса кривизны пластины 5 опорные элементы 15 и 16 проворачиваются вокруг оси 17 и через планку 24 поворачивают сопло 22 пневмоэлектрического датчика вокруг горизонтальной оси, поддерживая его положение перпендикулярно касательной к рабочей поверхности круга, что снижает погрешность контроля зазора δ. When correcting the radius of curvature of the plate 5, the supporting elements 15 and 16 are rotated around the axis 17 and the nozzle 22 of the pneumoelectric sensor is rotated around the horizontal axis through the bar 24, maintaining its position perpendicular to the tangent to the working surface of the circle, which reduces the gap control error δ.

Выбор граничных значений параметров α угла между соплами: δ- зазора между выходным отверстием сопел и периферией круга; γ угла наклона направляющих к вертикали обусловлен следующими экспериментальными данными по стойкости шлифовального круга. The choice of boundary values of the parameters α of the angle between the nozzles: δ is the gap between the nozzle outlet and the periphery of the circle; γ of the angle of inclination of the guides to the vertical is due to the following experimental data on the resistance of the grinding wheel.

Для определения величин α (25-30)^о и δ=(3-4) мм выполняли экспериментальные исследования на лабораторной установке, смонтированной на базе круглошлифовального станка 3Б161М. Шлифовали заготовки из закаленной стали Р6М5 (HRC_э 6264). Очистку рабочей поверхности шлифовального круга ПП 600 * 40 * 305 24А16НС17К6 осуществляли путем подачи СОЖ (3%-го р-ра продукта Аквол-15) через 3 сопла, расположенных в ванне. Режимы испытаний окружная скорость шлифовального круга V_к= 35 м/с, окружная скорость заготовки V_g=35 м/мин; скорость врезной подачи V_Sвр=0,65 м/мин. В экспериментах варьировали величинами δ в диапазоне (1-10) мм и α в диапазоне (10-30)^о. Эффективность очистки оценивали по стойкости шлифовального круга. Результаты экспериментов приведены в табл. 1 и 2.To determine the values of α (25-30) ^о and δ = (3-4) mm, experimental studies were performed on a laboratory installation mounted on the basis of the 3B161M circular grinding machine. Workpieces made of hardened steel P6M5 (HRC _e 6264) were ground. The working surface of the grinding wheel PP 600 * 40 * 305 24A16NS17K6 was cleaned by supplying coolant (3% solution of the Akvol-15 product) through 3 nozzles located in the bath. Test modes peripheral speed of the grinding wheel V _to = 35 m / s, peripheral speed of the workpiece V _g = 35 m / min; mortise feed speed V _Svr = 0.65 m / min. In the experiments, we varied the values of δ in the range (1-10) mm and α in the range (10-30) ^о . The cleaning efficiency was evaluated by the durability of the grinding wheel. The experimental results are given in table. 1 and 2.

Снижение стойкости на (10-15)% в случае δ(1-2) мм можно объяснить тем, что поток СОЖ из сопла 10 "сбивает" поток СОЖ, генерируемый вращающимся шлифовальным кругом, в результате чего уменьшаются зоны турбулентности и кавитации потоков СОЖ. The decrease in resistance by (10-15)% in the case of δ (1-2) mm can be explained by the fact that the coolant flow from the nozzle 10 “knocks down” the coolant flow generated by the rotating grinding wheel, which reduces the zones of turbulence and cavitation of the coolant flows.

По мере увеличения величины δ от 4 до 10 мм, τ уменьшается на (10-30)% Это объясняется увеличением толщины потока СОЖ около вращающегося круга, что существенно снижает скорость потоков СОЖ из сопел 6 и 10 по мере приближения к поверхности круга и приводит к уменьшению уровня турбулентности и кавитации на поверхности круга, что в свою очередь снижает эффективность очистки. As the value of δ increases from 4 to 10 mm, τ decreases by (10-30)%. This is explained by an increase in the thickness of the coolant flow near the rotating circle, which significantly reduces the speed of coolant flows from nozzles 6 and 10 as it approaches the surface of the circle and leads to reducing the level of turbulence and cavitation on the surface of the circle, which in turn reduces the cleaning efficiency.

Углы расположения сопел α выбраны исходя из условия обеспечения наложения зон высокой турбулентности и кавитации СОЖ, создаваемых каждым соплом. Некоторое снижение стойкости при α <20^о объясняется уменьшением общей длины зон высокой турбулентности и кавитации СОЖ по дуге шлифовального круга, проходящей жидкостную ванну.The nozzle angles α are selected based on the conditions for ensuring the imposition of zones of high turbulence and cavitation of the coolant created by each nozzle. Some decrease resistance when α <20 due to the decrease ^{of the} total length of the zone of high turbulence and cavitation coolant along the arc of the grinding wheel, passing liquid bath.

Угол γ12^о выбран, исходя из конструктивных соображений для регулирования радиуса кривизны пластины 5 по мере перемещения корпуса к кругу, что позволяет обеспечить перпендикулярность потоков СОЖ из сопел, и тем самым, способствует повышению очистки рабочей поверхности круга.The angle γ12 ^{о is} selected, based on design considerations, for regulating the radius of curvature of the plate 5 as the body moves to the circle, which ensures the perpendicularity of the coolant flows from the nozzles, and thereby helps to improve the cleaning of the working surface of the circle.

Согласно данным проведенных экспериментов предлагаемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами: значительно упрощена конструкция устройства (в 3 раза меньше конструктивных элементов по сравнению с прототипом), что позволяет в 3-4 раза уменьшить трудоемкость изготовления устройства, на (20-25)% повышается стойкость шлифовальных кругов. According to the data of the conducted experiments, the present invention can be used in the national economy and in comparison with the prototype has the following advantages: the design of the device is significantly simplified (3 times less structural elements compared to the prototype), which allows 3-4 times to reduce the complexity of manufacturing the device, by (20-25)% increases the resistance of grinding wheels.

Описанное устройство для подачи СОЖ представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволит повысить производительность труда на (25-30)% и не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды. The described device for supplying coolant is of significant interest to the national economy, as it will increase labor productivity by (25-30)% and does not have a negative impact on the environment.

Claims

1. DEVICE FOR SUBMITTING A LUBRICANT-COOLANT LIQUID (SOZH) to a grinding machine, comprising a housing connected by an arm with a drive screw for its radial movement relative to the periphery of the grinding wheel, coolant nozzles connected to an elastically deformable plate defined by an arc of a circle and located in a housing , a mechanism for controlling the radius of curvature of an elastically deformable plate, characterized in that the nozzles are rigidly mounted on the plate at an angle of 25 ^° to 30 ^° relative to each other, the nozzle exit openings located below the upper edges of the housing, and the mechanism for adjusting the radius of curvature of the plate is made in the form of guides rigidly fixed to the grinding headstock and sliders installed therein, pivotally connected by means of supporting elements to the ends of the plate.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is provided with a nozzle of a pneumoelectric sensor pivotally mounted on one of the sliders and connected by means of a strap with a support element.