RU2389598C1

RU2389598C1 - Device to feed solid lubricant onto grinding wheel

Info

Publication number: RU2389598C1
Application number: RU2008137683/02A
Authority: RU
Inventors: Леонид Викторович Худобин (RU); Леонид Викторович Худобин; Александр Васильевич Рудецкий (RU); Александр Васильевич Рудецкий
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2010-05-20
Also published as: RU2008137683A

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in cutting with feeding solid lubricant (SL) onto grinding wheel. Proposed device comprises pot for SL and heating element arranged at pot lower part. Temperature regulator is connected with said pot and heating element. There are also mixer, nozzle which is electrically isolated from said pot and mixer and connected in electric circuit, as well as control device and system of pipelines. Flat cone nozzle is used to spray SL, which applies SL traces on rotating grinding wheel surface. Said traces feature rectangular shape and length making at least grinding wheel height. ^ EFFECT: higher reliability of operation and quality of ground surfaces due to uniform lubrication. ^ 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке заготовок деталей машин резанием с применением шлифовальных кругов (ШК) и твердых смазочных материалов (ТСМ).The invention relates to the field of engineering, namely to the processing of workpieces of machine parts by cutting using grinding wheels (HK) and solid lubricants (TCM).

Известен плоскофакельный распылитель, предназначенный преимущественно для оросителей газоочистных аппаратов (а.с. №663439 СССР, МПК²В05В 1/04, опубл. 25.05.79, БИ №19), включающий корпус, который является одновременно и входным патрубком, насадок с сопловой щелью, накидную гайку и уплотнительную прокладку. Два противоположных друг другу края щели отогнуты наружу и имеют форму трехгранных пирамид, вершины которых направлены по ходу распыляемой среды. Рабочая среда, поступающая в корпус, двигаясь в сторону насадка, попадает на внутренние поверхности трехгранных пирамид, изменяет направление своего движения и образует две соударяющиеся в основании факела струи, как бы сплющивает с двух сторон те струи, которые попали непосредственно в проходное сечение сопловой щели. В результате, таким образом, образуется единый веерообразный плоский факел. Кроме того, наличие отбортовки сопловой щели в виде трехгранных пирамид обеспечивает перераспределение потока с созданием более мощных образований в основании соударяющихся струй, что приводит к эффективному диспергированию рабочей среды.Known flat torch spray, designed primarily for sprinklers of gas cleaning apparatus (AS No. 663439 USSR, IPC ² V05V 1/04, publ. 25.05.79, BI No. 19), comprising a housing, which is also an inlet nozzle, nozzles with a nozzle slot, union nut and gasket. Two opposite edges of the gap are bent outward and have the shape of trihedral pyramids, the vertices of which are directed along the sprayed medium. The working medium entering the body, moving towards the nozzle, enters the inner surfaces of the trihedral pyramids, changes its direction of movement and forms two jets that collide at the base of the torch, as if flattening from two sides those jets that hit directly the orifice of the nozzle gap. As a result, a single fan-shaped flat torch is thus formed. In addition, the presence of a flanging of the nozzle gap in the form of trihedral pyramids provides redistribution of the flow with the creation of more powerful formations at the base of the colliding jets, which leads to effective dispersion of the working medium.

Описанное выше устройство может работать и с жидкими смазочно-охлаждающими технологическими средствами (СОТС). Однако расплавленный ТСМ будет застывать в плоскофакельном сопле, и лишь незначительная его доля в виде воздушно-капельной смеси будет транспортироваться сжатым воздухом на рабочую поверхность вращающегося ШК. С течением времени нарост застывшего ТСМ в сопле увеличится, а доля эффективно используемого расплавленного ТСМ уменьшится, и может наступить момент, когда нарост из застывшего ТСМ полностью перекроет выход сжатому воздуху из сопла, в результате чего на рабочую поверхность ШК будет нанесено недостаточное количество ТСМ или же слой смазки (ТСМ) будет отсутствовать вообще.The device described above can also work with liquid cutting lubricants (COTS). However, the molten TCM will solidify in a flat-flare nozzle, and only a small fraction of it in the form of an air-drop mixture will be transported by compressed air to the working surface of the rotating barcode. Over time, the build-up of solidified TCM in the nozzle will increase, and the fraction of effectively used molten TCM will decrease, and there may come a time when the growth of the solidified TCM completely blocks the exit of compressed air from the nozzle, as a result of which insufficient amount of TCM will be applied to the working surface of the SC or a lubricant layer (TCM) will be absent altogether.

Известен способ внутреннего шлифования (ВШ) с продольной подачей (патент РФ №2238835 С1, МПК⁷ В24В 1/00, В24В 5/06, В24В 55/02, опубл. 27.10.04, БИ №30) и устройство для подачи смазки на ШК (патент РФ №2238842 С1, МПК⁷ В24В 55/02, опубл. 27.10.04. в БИ №30), позволяющее реализовать известный способ ВШ с продольной подачей, включающее бачок для ТСМ, тепловой элемент, установленный в нижней части бачка, устройство регулирования температуры ТСМ, связанное с бачком и тепловым элементом, смеситель, установленный в верхней части бачка, сопло, электрически изолированное от бачка и смесителя и включенное в электрическую цепь, устройство подготовки сжатого воздуха, устройство управления и систему трубопроводов, принятое за прототип.A known method of internal grinding (VS) with a longitudinal feed (RF patent No. 2238835 C1, IPC ⁷ V24V 1/00, V24V 5/06, V24V 55/02, publ. 10/27/04, BI No. 30) and a device for applying lubricant to ShK (RF patent No. 2238842 C1, IPC ⁷ В24В 55/02, publ. 10.27.04. In BI No. 30), which allows to implement the known method of VS with longitudinal feed, including a tank for FCM, a thermal element installed in the lower part of the tank, TCM temperature control device associated with the tank and the thermal element, a mixer installed in the upper part of the tank, a nozzle electrically isolated from the tank and cm CITEL and included in an electric circuit, the compressed air preparation device, the control device and the piping system taken as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство образует факел расплавленного ТСМ круглого поперечного сечения и соответственно наносит на рабочую поверхность ШК слой ТСМ такой же формы. В результате при внутреннем шлифовании ТСМ расходуется нерационально из-за технологических особенностей данного вида обработки: диаметры ШК, используемых при ВШ, в противоположность круглому наружному шлифованию, как правило, незначительно отличаются от их высоты; например, по «Справочнику шлифовщика» (В.А.Кащук, А.Б.Верещагин. - М.: Машиностроение, 1988) для ВШ отверстий диаметром 45 мм рекомендуются ШК типоразмера 5 - 40×32×13; следовательно, чтобы покрыть всю рабочую поверхность ШК слоем ТСМ, наносимое пятно расплавленного ТСМ должно иметь диаметр не менее 32 мм, а с уменьшением диаметра вращающегося ШК вследствие его износа толщина напыляемого на ШК слоя ТСМ будет постепенно возрастать. Конструкция устройства по прототипу не позволяет производить настройку факела расплавленного ТСМ на нужный размер пятна контакта. Это может привести к нерациональному использованию ТСМ: если диаметр наносимого на ШК пятна ТСМ будет равен его высоте, то есть в примере 32 мм, то на зоны его рабочей поверхности, прилегающие к его торцам, наносится недостаточное количество ТСМ, в результате чего возможен повышенный кромочный износ ШК, что негативно скажется на геометрических параметрах ШК, а следовательно, и на качественных характеристиках процесса ВШ; к тому же общеизвестно, что минимальное изнашивание имеет место в серединном сечении ШК; а между тем слой ТСМ на данном участке рабочей поверхности ШК будет значительно толще, чем по краям рабочей поверхности ШК, что приведет к неравномерному износу ШК. Если диаметр пятна ТСМ будет существенно больше высоты ШК, то это приведет к перерасходу ТСМ.For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted for the prototype, the known device forms a torch of molten TCM of circular cross section and, accordingly, applies a TCM layer of the same shape to the working surface of the SC. As a result, during internal grinding, TCM is spent irrationally due to the technological features of this type of processing: the diameters of the barcode used in VS, in contrast to round external grinding, as a rule, differ slightly from their height; for example, according to the “Grinder's Handbook” (V.A. Kashchuk, A.B. Vereshchagin. - M.: Mashinostroenie, 1988), for SH holes with a diameter of 45 mm, barrels of size 5–40 × 32 × 13 are recommended; therefore, in order to cover the entire working surface of the barcode with a TCM layer, the applied spot of molten TCM must have a diameter of at least 32 mm, and with a decrease in the diameter of the rotating barcode due to its wear, the thickness of the TCM layer sprayed onto the barcode will gradually increase. The design of the device according to the prototype does not allow the torch of molten TCM to be adjusted to the desired size of the contact spot. This can lead to the irrational use of TCM: if the diameter of the TCM spot applied to the barcode is equal to its height, that is, 32 mm in the example, then an insufficient amount of TCM is applied to the areas of its working surface adjacent to its ends, resulting in an increased edge wear of the barcode, which will negatively affect the geometrical parameters of the barcode, and, consequently, on the qualitative characteristics of the high-speed process; Moreover, it is well known that minimal wear occurs in the middle section of a barcode; and meanwhile, the TCM layer in this section of the working surface of the barcode will be much thicker than along the edges of the working surface of the barcode, which will lead to uneven wear of the barcode. If the diameter of the TCM spot is significantly greater than the height of the barcode, then this will lead to an overuse of TCM.

Сущность изобретения заключается в следующем. Резкое повышение в последнее время требований к конкурентоспособности продукции машиностроения сделало особенно актуальной проблему повышения качества поверхностей деталей машин, в частности на операциях ВШ. Одним из путей решения указанной проблемы является рациональное применение СОТС.The invention consists in the following. The recent sharp increase in the requirements for the competitiveness of engineering products has made the problem of improving the quality of the surfaces of machine parts, in particular in high-speed operations, particularly urgent. One way to solve this problem is the rational use of SOTS.

Технический результат - повышение надежности работы устройства для нанесения ТСМ на рабочую поверхность ШК и улучшение качества поверхностей шлифованных деталей.The technical result is an increase in the reliability of the device for applying FCM to the working surface of the barcode and improving the quality of the surfaces of polished parts.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что заявляемое устройство, как и известное устройство (прототип), состоит из бачка для ТСМ, теплового элемента, установленного в нижней части бачка, устройства регулирования температуры ТСМ, смесителя, установленного в верхней части бачка, сопла круглого сечения, электрически изолированного от бачка и смесителя и включенного в электрическую цепь, устройства подготовки сжатого воздуха, устройства управления и системы трубопроводов. Особенность заявляемого устройства заключается в том, что в качестве сопла для распыления ТСМ использовано плоскофакельное сопло. Такая конструкция сопла позволяет получать на рабочей поверхности вращающегося ШК отпечатки факела прямоугольной формы, причем длина отпечатка должна быть не менее высоты ШК. При такой форме отпечатка факела распыляемого ТСМ вся рабочая поверхность ШК будет покрыта слоем ТСМ одинаковой толщины.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the claimed device, like the known device (prototype), consists of a tank for TCM, a thermal element installed in the lower part of the tank, a temperature control device for TCM, a mixer installed in the upper part of the tank, nozzle circular cross section, electrically isolated from the tank and the mixer and included in the electrical circuit, compressed air preparation devices, control devices and piping systems. A feature of the claimed device is that a flat torch nozzle is used as a nozzle for spraying TCM. This design of the nozzle allows you to get a rectangular torch prints on the working surface of a rotating barcode, and the print length must be at least the height of the barcode. With this shape of the spray pattern of the sprayed TCM, the entire working surface of the barcode will be covered with a layer of TCM of the same thickness.

Тонкий слой ТСМ, равномерно нанесенный на рабочую поверхность ШК, надежно защищает абразивные зерна (A3) от непосредственного контакта с материалом обрабатываемой заготовки, уменьшает силы резания и упругие отжатия в технологической системе станка. Это способствует повышению эффективности процесса шлифования, уменьшению теплосиловой напряженности в зоне обработки, в результате чего повышается качество поверхностей обрабатываемых заготовок деталей машин.A thin layer of TCM uniformly applied to the working surface of the barcode reliably protects abrasive grains (A3) from direct contact with the material of the workpiece, reduces cutting forces and elastic squeezes in the technological system of the machine. This contributes to an increase in the efficiency of the grinding process, a decrease in the heat-stress intensity in the processing zone, as a result of which the surface quality of the machined workpieces of machine parts is improved.

На чертежах представлено: на фиг.1 - схема устройства для подачи расплавленного ТСМ на вращающийся ШК при использовании плоскофакельного сопла (отпечаток факела прямоугольной формы); на фиг.2 - развертка рабочей поверхности ШК (один оборот) при нанесении расплавленного ТСМ в виде факела круглого поперечного сечения; на фиг.3 - развертка рабочей поверхности ШК (один оборот) при нанесении расплавленного ТСМ в виде факела прямоугольной формы.The drawings show: FIG. 1 is a diagram of a device for supplying molten FCM to a rotating barcode using a flat torch nozzle (rectangular torch print); figure 2 is a scan of the working surface of the barcode (one revolution) when applying the molten TCM in the form of a torch of circular cross section; figure 3 - scan of the working surface of the barcode (one revolution) when applying the molten TCM in the form of a torch of rectangular shape.

Заявленное изобретение (см. фиг.1) содержит устройство подготовки сжатого воздуха, включающее кран (вентиль) 1, фильтр-влагоотделитель 2, воздухораспределитель (устройство управления) 3, редукционный клапан 4, манометр 5, потенциометр 6, бачок 7 для ТСМ, смеситель 8, трубку 9 для подвода к смесителю расплавленного ТСМ, плоскофакельное сопло 10, датчик температуры 11, тепловой элемент 12, систему трубопроводов 13. Тепловой элемент 12 установлен в нижней части бачка 7 и связан с потенциометром 6, который, в свою очередь, соединен с датчиком температуры 11, установленным на корпусе бачка 7. Плоскофакельное сопло 10 изолировано от бачка 7 диэлектрической прокладкой 14 и включено в электрическую цепь. Корпус смесителя 8 расположен в бачке 7 для ТСМ.The claimed invention (see figure 1) contains a device for preparing compressed air, including a valve (valve) 1, a filter-moisture separator 2, an air distributor (control device) 3, a pressure reducing valve 4, a pressure gauge 5, a potentiometer 6, a tank 7 for TCM, a mixer 8, a tube 9 for supplying a molten TCM to the mixer, a flare nozzle 10, a temperature sensor 11, a heat element 12, a piping system 13. A heat element 12 is installed in the lower part of the tank 7 and is connected to a potentiometer 6, which, in turn, is connected to temperature sensor 11, wh mounted on the casing of the tank 7. The flat-nozzle 10 is isolated from the tank 7 by a dielectric gasket 14 and is included in the electrical circuit. The housing of the mixer 8 is located in the tank 7 for TCM.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Перед началом работы оператор закладывает ТСМ (например, парафин) внутрь бачка 7 для ТСМ, подает напряжение на тепловой элемент 12, который нагревает и расплавляет ТСМ, переводя его в жидкое агрегатное состояние. При достижении заданной температуры (для парафина t_плавл=54°С) потенциометр 6 отключает напряжение на тепловом элементе 12, а при остывании расплавленного ТСМ до пороговой температуры вновь включает нагревательный элемент 12 для подогрева ТСМ. Контроль температуры осуществляет датчик 77. После перехода ТСМ в жидкое агрегатное состояние оператор из заводской пневмосети под давлением 0,2…0,4 МПа подает сжатый воздух, который, пройдя кран 1, фильтр-влагоотделитель 2, воздухораспределитель 3, редукционный клапан 4 и систему трубопроводов 13, поступает в смеситель 8. Так как корпус смесителя 8 расположен внутри бачка 7 со смазкой, то сжатый воздух, проходя по смесителю, нагревается до температуры расплавленной смазки и на выходе из корпуса смесителя смешивается с расплавленным ТСМ, поступившим в смеситель из бачка 7 для ТСМ по трубке 9. При смешивании нагретого воздуха с находящимся в жидком агрегатном состоянии расплавленным ТСМ образуется воздушно-капельная смесь, которая в полном объеме (без образования в смесителе 8 нароста из ТСМ) подается через плоскофакельное сопло 10 на рабочую поверхность вращающегося с окружной скоростью V_к ШК 15 и формирует на ней равномерный тонкий слой 16 ТСМ (см. фиг.1), состоящий из ряда последовательных прямоугольных отпечатков 17 факела ТСМ (см. фиг.3), полностью покрывая рабочую поверхность ШК 15 диаметром D_к. В этом случае ширина пятна h_n отпечатка 17 факела ТСМ (см. фиг.3) не связана с высотой ШК В_к, в противоположность струе факела круглого поперечного сечения 18 (фиг.2) с диаметром отпечатка D_n, что позволяет полностью покрывать рабочую поверхность вращающегося ШК 15 равномерным слоем 16 ТСМ, при этом длина В_n каждого отпечатка 17 ТСМ должна быть нем менее высоты ШК В_к. Между тем, при нанесении на рабочую поверхность вращающегося ШК 15 расплавленного ТСМ факелом круглого поперечного сечения 18 наблюдается иная картина (см. фиг.2): по краям наружной (рабочей) поверхности ШК 15 образуются клинообразные участки 19, не покрываемые ТСМ; следствием этого является повышенный кромочный износ рабочей поверхности ШК 15, а серединное сечение ШК 15 будет покрыто избыточным количеством ТСМ; в этом случае диаметр отпечатка (слоя ТСМ) D_n определяется шириной рабочей поверхности ШК 15 В_к(его высотой) и должен быть несколько больше В_к.Before starting work, the operator lays the TCM (for example, paraffin) inside the tank 7 for the TCM, applies voltage to the thermal element 12, which heats and melts the TCM, translating it into a liquid state of aggregation. Upon reaching the set temperature (for paraffin _tmelt = 54 ° C), the potentiometer 6 turns off the voltage on the thermal element 12, and when the molten TCM cools to a threshold temperature, it again turns on the heating element 12 for heating the TCM. The temperature is controlled by a sensor 77. After the TSM has switched to a liquid state of aggregation, the operator delivers compressed air from a factory pneumatic network under a pressure of 0.2 ... 0.4 MPa, which, having passed through valve 1, filter-moisture separator 2, air distributor 3, pressure reducing valve 4 and the system pipelines 13, enters the mixer 8. Since the mixer housing 8 is located inside the tank 7 with lubricant, the compressed air passing through the mixer is heated to the temperature of the molten lubricant and mixed with the molten TCM at the outlet of the mixer housing we mix it into the mixer from the tank 7 for the TCM through the tube 9. When heated air is mixed with the molten TCM in a liquid state of aggregation, an air-drop mixture is formed, which in its entirety (without the formation of a buildup of TCM in the mixer 8) is fed through a flat torch nozzle 10 onto the working surface rotating at a peripheral speed V _{to the} barcode 15 and forms on it a uniform thin layer 16 TCM (see figure 1), consisting of a series of consecutive rectangular prints 17 of the torch TCM (see figure 3), completely covering the working surface of the HQ 15 with a diameter of D _to . In this case, the spot width h _{n of the} indentation 17 of the TCM torch (see FIG. 3) is not related to the height of the HQ B _to , in contrast to the jet of a torch of circular cross section 18 (FIG. 2) with the imprint diameter D _n , which allows to completely cover the working SK rotating surface 15 evenly SCI 16, wherein the length _n in each indentation 17 therein SCI must be less than the height B of _the CC. Meanwhile, when a round cross section 18 of molten TCM is molten with a torch of circular cross section 18 is applied to the working surface of a rotating CC 15, a different picture is observed (see FIG. 2): wedge-shaped sections 19 are formed along the edges of the outer (working) surface of CC 15; they are not covered by TCM; the consequence of this is increased edge wear of the working surface of the barcode 15, and the middle section of the barcode 15 will be covered with an excess amount of FCM; in this case, the diameter of the imprint (TCM layer) D _n is determined by the width of the working surface of the barcode 15 V _to (its height) and should be slightly larger than V _to .

Продолжительность нанесения слоя ТСМ 16 и соответственно его толщина на вращающейся рабочей поверхности ШК 15 (см. фиг.1) определяются конкретными условиями ВШ. Тонкий равномерный слой ТСМ 16 надежно защищает AЗ от непосредственного контакта с материалом обрабатываемой заготовки, что способствует уменьшению теплообразования в зоне обработки, препятствует росту силы резания и контактной температуры, что положительно отражается на качестве обработанных поверхностей деталей машин.The duration of application of the TCM 16 layer and, accordingly, its thickness on the rotating working surface of the barcode 15 (see figure 1) are determined by the specific conditions of the VS. A thin uniform layer of TCM 16 reliably protects the AZ from direct contact with the material of the workpiece, which helps to reduce heat generation in the processing zone, prevents the growth of cutting force and contact temperature, which positively affects the quality of the machined surfaces of machine parts.

Claims

A device for supplying solid lubricant (TCM) to the grinding wheel (SC) containing a tank for TCM, a thermal element installed in the lower part of the tank, a temperature control device for TCM associated with the tank for TCM and a thermal element, mixer, nozzle, electrically isolated from a tank for FCM and a mixer and included in the electrical circuit, a compressed air preparation device, a control device and a piping system, characterized in that a flat torch nozzle is used as a nozzle for spraying the TCM Forming in the working surface of the rotary SK prints SCI rectangular shape, the length of each of which at least the height of SK.