RU2146994C1 - Method of abrasive working - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: method is intended for abrasive working of machine part surface. Part is rotated and forward motion in direction of tool is imparted to it. Abrasive is placed in production lubricating medium. During initial stage, working is accompanied by intensive removal of material with the aid of rigidly secured abrasive. To enhance mobility of abrasive grains, ultrasonic oscillations are superposed on production lubricating medium. Its viscosity is reduced, grain attachment degree is decreased, and ability of production lubricating medium to penetrate into contact zones is improved. EFFECT: improved quality of working. 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. св. СССР N 244146, кл. B 24 D 17/00, 1967). A known 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 to the part (see ed. St. 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. св. СССР N 534351, кл. B 24 D 13/00, B 24 B 31/10, 1976). 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 external magnetic field (see ed. St. 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. св. СССР N 650797, кл. B 24 D 13/00, 1979), 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. St. USSR N 650797, class B 24 D 13/00, 1979 ) adopted as a 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 - улучшение качества обрабатываемой поверхности детали. The technical result is an improvement in the quality of the workpiece surface.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе абразивной обработки детали сообщают вращение и вводят в контакт с поверхностью инструмента. Особенность заключается в том, что деталь поступательно перемещают в направлении абразива, где абразив жестко закрепляют в смазочно-охлаждающей технологической среде (СОТС), а затем накладывают на СОТС ультразвуковые колебания (УЗК), снижая жесткость закрепления абразива. 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 are rotated and 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 rigidly fixed in a lubricating-cooling technological medium (SOTS), and then ultrasonic vibrations (UTs) are applied to the SOTS, reducing the rigidity of the abrasive fixing.

В начальной стадии процесс обработки сопровождается интенсивным съемом материала, осуществляемым жесткозакрепленным абразивом в СОТС. Наложение УЗК на СОТС способствует повышению подвижности абразивных зерен инструмента и однородности распределения нагрузки между ними. Это обусловлено непосредственно сообщением колебательных движений инструменту и снижением вязкости СОТС в результате энергетического воздействия УЗК, что уменьшает степень закрепления абразивных зерен в среде. Также улучшается проникающая способность СОТС в зоны контакта, что приводит к облегчению условий резания. Совокупное воздействие указанных процессов повышает однородность качественных характеристик обрабатываемой поверхности, что проводит к росту качества детали. In the initial stage, the processing process is accompanied by intensive material removal carried out by a rigidly fixed abrasive in SOTS. The application of ultrasonic testing to the SOTS increases the mobility of the abrasive grains of the tool and the uniformity of the load distribution between them. This is due directly to the message of vibrational movements to the tool and a decrease in the viscosity of the SOTS as a result of the energy impact of ultrasonic testing, which reduces the degree of fixing of abrasive grains in the medium. Also, the penetrating ability of COTS into the contact zones is improved, which leads to the facilitation of cutting conditions. The combined effect of these processes increases the uniformity of the quality characteristics of the processed surface, which leads to an increase in the quality 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 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 (by) according to known rules 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 a quantitative sign (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". Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На чертеже изображена принципиальная схема реализации способа абразивной обработки. 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 движения вращательное относительное относительно своей оси и поступательное в направлении абразива. Абразив 2 закрепляют в смазочно-охлаждающей технологической среде (СОТС) 3. На СОТС накладывают ультразвуковые колебания, снижая жесткость закрепления абразива. Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result. Details 1 communicate rotational relative to its axis and translational in the direction of the abrasive. Abrasive 2 is fixed in a lubricant-cooling technological medium (SOTS) 3. Ultrasonic vibrations are applied to the SOTS, reducing the rigidity of the abrasive fixing.

Так, например, детали из стали 30ХГСА закрепляли на машинке ИП 2009 БПУ-11 и приводили во вращение частотой 1500 оборотов в минуту, сообщая поступательное перемещение со скоростью 3 м/мин в направлении абразива. Абразив характеристики 14А 25П размещали в среде технического воска (ГОСТ 23 683-79). На воск накладывали УЗК с частотой 19 кГц с использованием генератора УЗУ 0,25. В результате реализации способа обеспечено снижение величины параметра Ra с 1,1 до 0,54 мкм. So, for example, parts made of 30KhGSA steel were fixed on an IP 2009 BPU-11 typewriter and put into rotation at a frequency of 1500 rpm, reporting translational movement at a speed of 3 m / min in the direction of the abrasive. The abrasive characteristics 14A 25P were placed in the environment of technical wax (GOST 23 683-79). Ultrasonic scanning with a frequency of 19 kHz was applied to the wax using a 0.25 ultrasonic generator. As a result of the implementation of the method, a decrease in the value of the parameter Ra from 1.1 to 0.54 μm is provided.

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 that, when using the claimed invention (method), the following set of conditions has been met: a tool embodying the claimed method in its implementation is intended for use in industry, namely in mechanical engineering, during 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 снижают степень закрепления абразива в СОТС путем наложения ультразвуковых колебаний на последнюю. An 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 the abrasive placed in it, while the parts communicate progressive movement in the direction of the tool and reduce the degree of fixation of the abrasive in SOTS by applying ultrasonic vibrations to the latter.