RU2146993C1 - Method of abrasive working - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: part is rotated and forward motion in direction of tool is imparted to it. Abrasive is placed in production lubricating medium used as a tool. Medium viscosity and consequently degree of abrasive attachment are changed by cooling and then heating of production lubricating medium. These actions provide for combination of preliminary and finishing abrasive working. EFFECT: higher capabilities of production process. 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к абразивной обработке поверхностей деталей машин. The invention relates to the field of engineering, in particular to abrasive machining of surfaces of machine parts.

Известен способ шлифования поверхностей деталей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, заполненного жидкостью или газом, рабочая поверхность которого покрыта абразивом, осуществляемым в условиях постоянного прижима инструмента к детали (см. авт. свид. СССР N 244146,кл B 24 D 17/00, 1967 г.). A known method of grinding the surfaces of parts with a tool made in the form of a container of elastic material filled with liquid or gas, the working surface of which is coated with an abrasive, carried out under constant pressure of the tool to the part (see ed. Certificate of the USSR N 244146, class B 24 D 17 / 00, 1967).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе реализуется необходимость точного изменения давления в соответствии с изменением скорости вращения или прижима инструмента, что является трудной инженерной задачей, неизменность закрепления абразива относительно обрабатываемой поверхности. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that the known method implements the need for an exact change in pressure in accordance with a change in the rotation speed or clamp of the tool, which is a difficult engineering task, the immutability of fixing the abrasive relative to the surface being machined.

Известен также способ шлифования поверхностей деталей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, заполненного жидкостью или газом, рабочая поверхность которого покрыта абразивом, осуществляемый в условиях постоянного прижима инструмента к детали, где в баллон вводят ферромагнитные частицы, а прижим инструмента осуществляют путем воздействия на них внешнего магнитного поля (см. авт. свид. СССР N 534351 кл. B 24 D 13/00, B 24 B 31/10, 1976 г.). There is also a method of grinding the surfaces of parts with a tool made in the form of a balloon made of an elastic material filled with liquid or gas, the working surface of which is coated with an abrasive, carried out under constant pressure of the tool against the part, where ferromagnetic particles are introduced into the balloon, and the tool is clamped by of an external magnetic field (see ed. certificate of the USSR N 534351 class B 24 D 13/00, B 24 B 31/10, 1976).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что реализация процесса резания осуществляется с наложением магнитного поля и необходимостью его управления в ходе обработки. При этом расположение режущих элементов и их закрепление относительно обрабатываемой поверхности в ходе обработки не изменяется. The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method include the fact that the implementation of the cutting process is carried out with the imposition of a magnetic field and the need to control it during processing. Moreover, the location of the cutting elements and their fixing relative to the surface being machined does not change during processing.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ абразивной обработки, в котором детали сообщают вращение и вводят в контакт с поверхностью инструмента (см. авт. свид. СССР N 650797, кл. B 24 D 13/00, 1979 г.), принятый за прототип. The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of features is an abrasive treatment method in which the parts communicate rotation and are brought into contact with the surface of the tool (see ed. Certificate of the USSR N 650797, class B 24 D 13/00, 1979 g.), adopted for the prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе управление формированием качества поверхности детали осуществляется лишь варьированием давления упругого агента. При этом расположение режущих элементов, их закрепление и условия контакта с обрабатываемой поверхностью не подвергаются целенаправленным изменениям. Таким образом, в процессе резания участвует ограниченное количество рабочих кромок зерен инструмента, износ которых приводит к прекращению съема материала. For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype, the known method for controlling the formation of the surface quality of a part is carried out only by varying the pressure of the elastic agent. Moreover, the location of the cutting elements, their fastening and the conditions of contact with the treated surface are not subject to targeted changes. Thus, a limited number of working edges of the tool grains are involved in the cutting process, the wear of which leads to the termination of material removal.

Сущность изобретения заключается в следующем. Решается задача активного использования режущих возможностей абразивных зерен инструмента изменением их размещения относительно обрабатываемой поверхности и степени закрепления, а также свойств смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС). The invention consists in the following. The problem of the active use of the cutting capabilities of the abrasive grains of the tool by changing their location relative to the machined surface and the degree of fixation, as well as the properties of the lubricating-cooling technological medium (COTS), is being solved.

Технический результат - расширение технологических возможностей процесса обработки. The technical result is the expansion of technological capabilities of the processing process.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе абразивной обработки детали сообщают вращательное движение относительно своей оси и вводят в контакт с поверхностью инструмента. Особенность заключается в том, что деталь поступательно перемещают в направлении абразива, где абразив размещают в смазочно-охлаждающей технологической среде (СОТС), а жесткость закрепления абразива изменяют: охлаждая, а затем нагревая СОТС. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of abrasive processing, the parts communicate rotational motion about their axis and are brought into contact with the surface of the tool. The peculiarity lies in the fact that the part is progressively moved in the direction of the abrasive, where the abrasive is placed in a lubricant-cooling technological medium (COTS), and the stiffness of the abrasive is changed: by cooling and then heating the COTS.

При охлаждении и нагревании СОТС изменяется вязкость среды и соответственно жесткость закрепления абразива, размещенного в ней. Низкотемпературное состояние среды способствует жесткому закреплению абразива и позволяет эффективно осуществлять предварительную обработку поверхности с интенсивным съемом материала и охлаждением зоны обработки. Для окончательной обработки поверхности температуру СОТС увеличивают, снижая вязкость и степень закрепления абразива, увеличивая проникающую способность среды. Процесс обработки детали осуществляется эластичным инструментом в условиях жидкостного трения в присутствии среды. В контакте участвуют не затупленные режущие кромки абразивных зерен при высокой однородности нагружения на единичное зерно. Режущие кромки постоянно обновляются в связи с шестью степенями свободы абразивных зерен и процесс обработки происходит при благоприятных условиях контакта взаимодействующих поверхностей. Обеспечивается возможность варьирования интенсивностью съема материала и расширения диапазона изменения качественных характеристик детали. When cooling and heating COTS, the viscosity of the medium changes and, accordingly, the stiffness of the fastening of the abrasive placed in it. The low-temperature state of the medium contributes to the rigid fixing of the abrasive and allows efficient surface pretreatment with intensive material removal and cooling of the treatment zone. For final surface treatment, the temperature of the COTS is increased, reducing the viscosity and the degree of fixing of the abrasive, increasing the penetrating ability of the medium. The process of processing the part is carried out by an elastic tool in the conditions of liquid friction in the presence of a medium. The contact involves non-blunt cutting edges of abrasive grains with high uniformity of loading on a single grain. The cutting edges are constantly updated in connection with six degrees of freedom of abrasive grains and the processing process occurs under favorable contact conditions of interacting surfaces. It is possible to vary the rate of material removal and expand the range of changes in the quality characteristics of the part.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed us to establish a set of significant distinctive features in relation to the applicant’s perceived technical result in the claimed method set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна". Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;
замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);
увеличение количества однотипных элементов, действий для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;
выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed method from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention is not revealed from the prior art determined by the applicant to achieve a technical result. In particular, the claimed invention does not provide for the following transformations:
supplementing a known product with any known part (s) attached to it according to known rules in order to achieve a technical result in respect of which the effect of such an addition is established;
the replacement of any part (s) of a known product with another known part to achieve a technical result in respect of which the effect of such a replacement is established;
the exclusion of any part (element, action) of the product with the simultaneous exclusion of the function due to its presence and the achievement of the usual result for such exclusion (simplification, reduction of mass, dimensions, material consumption, increased reliability, reduced process time, etc.);
an increase in the number of elements of the same type, actions to enhance the technical result, due to the presence in the tool of just such elements, actions;
the implementation of a known tool or part (s) of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;
the creation of a tool consisting of known parts, the choice of which and the relationship between them are based on known rules, recommendations and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the relationships between them.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. The described invention is not based on a change in the quantitative characteristic (s), the presentation of such signs in relationship, or a change in its form. This refers to the case when the fact of the influence of each of these characteristics on the technical result is known and new values of these signs or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень"
На чертеже изображена принципиальная схема реализации способа абразивной обработки.Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step"
The drawing shows a schematic diagram of the implementation of the abrasive processing method.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата: детали 1 сообщают движение, вращательное относительное своей оси и поступательное в направлении абразива. Абразив 2 размещают в смазочно-охлаждающей технологической среде (СОТС) 3. Охлаждая, а затем нагревая СОТС, изменяют вязкость среды и соответственно жесткость закрепления абразива, что позволяет варьировать условия контакта и расширять технологические возможности обработки. Information confirming the possibility of carrying out the invention to obtain the above technical result: details 1 report the movement, rotational relative to its axis and translational in the direction of the abrasive. Abrasive 2 is placed in a lubricant-cooling technological medium (COTS) 3. By cooling and then heating the COTS, the viscosity of the medium and, accordingly, the rigidity of the abrasive are fixed, which allows varying contact conditions and expanding the technological capabilities of processing.

Так, например, детали из стали 30ХГСА закрепляли на машинке ЧП 2009 БПУ-11 и приводили во вращение частотой 1500 оборотов в минуту, сообщая поступательное перемещение со скоростью 3 м/мин в направление абразива. Абразив характеристики 14А 40П размещали в среде парафина (ГОСТ 23 683-77). В начальной стадии обработки среду охлаждали до 0^oC, осуществляя технологический переход по предварительной обработке. Затем среду нагревали до 120^oC, осуществляя полирование поверхности. В результате за один предлагаемый способ обеспечивается совмещение предварительной и окончательной абразивной обработки и достижение требуемых характеристик качества детали.So, for example, parts made of 30KhGSA steel were fastened on a state of emergency 2009 BPU-11 and put into rotation at a speed of 1,500 rpm, reporting translational movement at a speed of 3 m / min in the direction of the abrasive. Abrasive characteristics 14A 40P was placed in paraffin medium (GOST 23 683-77). In the initial stage of processing, the medium was cooled to 0 ^o C, making the technological transition for pre-treatment. Then the medium was heated to 120 ^o C, by polishing the surface. As a result, for one proposed method, the combination of preliminary and final abrasive processing and the achievement of the required quality characteristics of the part are ensured.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения (способа) следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в машиностроении, при чистовой абразивной обработке деталей машин;
для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.Thus, the above information indicates the fulfillment when using the claimed invention (method) of the following set of conditions:
means embodying the claimed method in its implementation, is intended for use in industry, namely in mechanical engineering, in the final abrasive processing of machine parts;
for the claimed method in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims (1)

Способ абразивной обработки, при котором детали сообщают вращение и вводят в контакт с поверхностью инструмента, отличающийся тем, что в качестве инструмента используют смазочно-охлаждающую технологическую среду (СОТС) с размещенным в ней абразивом, при этом детали сообщают поступательное перемещение в направлении инструмента и изменяют степень закрепления абразива в СОТС путем последовательных охлаждения и нагрева последней. The abrasive method, in which the parts communicate rotation and are brought into contact with the surface of the tool, characterized in that the tool uses a lubricant-cooling technological medium (COTS) with an abrasive placed in it, while the parts communicate progressive movement in the direction of the tool and change the degree of fixation of the abrasive in COTS by successive cooling and heating of the latter.