RU2171167C1 - Method of grinding surfaces of workpieces - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: workpiece is ground with a flexible tool. The working surface of the tool is covered with an abrasive and not working surface is rigid. The chamber of the tool is filled up with a cutting fluid. The cutting tool is applied to the workpiece, the cutting fluid is heated and supplied to the cutting zone through passages provided in the working surface of the tool. EFFECT: improved conditions of micro-cutting and contact between interacting surfaces, enhanced quality of grinding. 2 cl, 1 dwg

Description

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

Известен способ абразивной обработки, в котором в полость инструмента под давлением помещают упругий агент и вводят инструмент в контакт с поверхностью детали (см. авт. свид. СССР N 650797, кл. B 24 D 13/00, 1979 г.). A known method of abrasive treatment, in which an elastic agent is placed in a tool cavity under pressure and the tool is brought into contact with the surface of the part (see ed. Certificate of the USSR N 650797, class B 24 D 13/00, 1979).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе управление формированием качества поверхности детали осуществляется лишь варьированием давления упругого агента. При этом условия контакта с обрабатываемой поверхностью ухудшаются за счет интенсификации физико-химических реакций в ходе обработки между взаимодействующими поверхностями. Таким образом, в процессе резания участвует ограниченное количество рабочих кромок зерен инструмента, интенсивный износ которых и засаливание приводит к прекращению съема материала. The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method include the fact that in the known method, the formation of the surface quality of the part is controlled only by varying the pressure of the elastic agent. In this case, the conditions of contact with the treated surface are worsened due to the intensification of physico-chemical reactions during processing between interacting surfaces. Thus, a limited number of working edges of the tool grains are involved in the cutting process, the intensive wear of which and greasing leads to the termination of material removal.

Известен 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 (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 abrasive, carried out under conditions of constant pressing 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. Условия контакта в зоне обработки в ходе процесса ухудшаются в результате интенсификации физико-химических реакций. For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method, 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. Contact conditions in the treatment zone during the process deteriorate as a result of intensification of physicochemical reactions.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ шлифования поверхностей деталей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, заполненного технологической средой, рабочая поверхность которого покрыта абразивом (см. авт. свид. ССР N 534351, кл. B 24 D 13/00, B 24 D 31/10, 1976 г.), принятый за прототип. The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of features is 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 a process medium, the working surface of which is coated with abrasive (see ed. Certificate SSR N 534351, class B 24 D 13/00, B 24 D 31/10, 1976), 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 реализация процесса резания осуществляется с наложением магнитного поля и необходимостью его управления в ходе шлифования. При этом условия контакта в ходе обработки неизбежно ухудшаются за счет интенсификации физико-химического взаимодействия контактирующих поверхностей. Таким образом, в процессе резания участвует убывающее количество рабочих кромок зерен инструмента, интенсивный износ которых и засаливание 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 implements the cutting process with the application of a magnetic field and the need to control it during grinding. In this case, the contact conditions during processing inevitably worsen due to the intensification of the physicochemical interaction of the contacting surfaces. Thus, a decreasing number of working edges of the tool grains is involved in the cutting process, the intensive wear of which and greasing leads to the termination of material removal.

Сущность изобретения заключается в следующем. Решается задача улучшения условий микрорезания и благоприятных условий контакта взаимодействующих поверхностей в ходе обработки путем подвода смазочно-охлаждающей технологической среды, интенсификация которого пропорциональна времени взаимодействия инструмента и детали. The invention consists in the following. The problem is solved of improving the conditions of micro cutting and favorable contact conditions of interacting surfaces during processing by supplying a lubricating-cooling technological medium, the intensification of which is proportional to the time of interaction of the tool and the part.

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 шлифования поверхностей деталей обработку осуществляют инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, рабочая поверхность которого покрыта абразивом, в условиях постоянного прижима инструмента к детали. Баллон заполняют рабочей средой. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of grinding the surfaces of the parts, the processing is carried out by a tool made in the form of a cylinder of elastic material, the working surface of which is coated with an abrasive, under constant pressure of the tool against the part. The cylinder is filled with a working medium.

Особенность заключается в том, что нерабочую поверхность инструмента выполняют прижимом инструмента, обеспечивают нагревом среды, жесткой, в качестве среды используют смазочно-охлаждающее технологическое средство (СОТС), а в эластичном материале выполняют каналы, через которые осуществляют подвод СОТС в нагретом состоянии в зону обработки. The peculiarity lies in the fact that the non-working surface of the tool is pressed by the tool, it is heated by a rigid medium, a lubricating-cooling technological agent (SOTS) is used as the medium, and channels are used in the elastic material through which the SOTS is supplied in the heated state to the treatment zone .

Нагрев рабочей среды приводит к увеличению объема, что обуславливает обеспечение прижима рабочей поверхности инструмента к обрабатываемой поверхности заготовки. Рост температуры приводит также к снижению вязкости и увеличению проникающей способности среды. Каналы, выполняемые в эластичном материале в направлении обрабатываемой заготовки, открывают возможность подвода среды в зону обработки из полости инструмента. Для повышения эффективности резания в качестве рабочей среды используют смазочно-охлаждающее технологическое средство, которое изначально располагают в полости инструмента, а нагрев СОТС приводит к возможности применения функциональных свойств СОТС в зоне обработки для облегчения условий шлифования. Повышение температуры способствует интенсификации подвода СОТС на поверхности контакта, способствуя росту качества обработки. Однородность давления в различных точках поверхности инструмента обеспечивает равномерность прижима обрабатывающей поверхности к микронеровностям заготовки. В целом достигается улучшение качества обрабатываемой поверхности детали, подвергаемой шлифованию. Heating of the working medium leads to an increase in volume, which causes the clamping of the working surface of the tool to the workpiece’s work surface. An increase in temperature also leads to a decrease in viscosity and an increase in the permeability of the medium. The channels running in the elastic material in the direction of the workpiece are opening up the possibility of supplying the medium to the treatment zone from the cavity of the tool. To increase the cutting efficiency, a lubricating-cooling technological agent is used as a working medium, which is initially located in the cavity of the tool, and heating of COTS leads to the possibility of applying the functional properties of COTS in the processing zone to facilitate grinding conditions. An increase in temperature contributes to the intensification of the supply of COTS on the contact surface, contributing to an increase in the quality of processing. The uniformity of pressure at various points on the surface of the tool ensures uniformity of the clamping of the machining surface to the microroughness of the workpiece. In general, an improvement in the quality of the machined surface of the part subjected to grinding is achieved.

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 signs that are 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 precisely 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), предоставлении 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 provision 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 шлифования поверхностей деталей. The drawing shows a schematic diagram of the implementation of the method of grinding surfaces of parts.

Шлифовальный эластичный инструмент 1 с жесткой нерабочей поверхностью 2 имеет полость, заполненную смазочно-охлаждающим технологическим средством 3, а также каналы 4, выполняемые со стороны обрабатываемой поверхности детали 5. An elastic grinding tool 1 with a rigid non-working surface 2 has a cavity filled with a lubricating-cooling technological tool 3, as well as channels 4, which are made from the side of the workpiece surface 5.

Инструмент приводят во вращение, подводят к детали и осуществляют нагрев СОТС. Объем СОТС увеличивается, обуславливая прижим инструмента к поверхности детали. Рост объема СОТС в совокупности со снижением вязкости приводит к перемещению СОТС через каналы в инструменте в зону обработки, что улучшает условия микрорезания, способствуя росту качества поверхности детали. The tool is rotated, brought to the part and heat the COTS. The volume of COTS increases, causing the clamping tool to the surface of the part. An increase in the volume of SOTS, together with a decrease in viscosity, leads to the movement of SOTS through the channels in the tool to the processing zone, which improves the conditions of micro cutting, contributing to an increase in the quality of the surface of the part.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата. Так, например, эластичный шлифовальный инструмент выполняли покрытым с рабочей поверхности шлифовальной шкуркой 14А 25П СФЖА (ГОСТ 13344-79) и с каналами в виде отверстий диаметром 1 мм с шагом 5 мм. В полости инструмента предварительно размещали парафин (ГОСТ 23683-77) в вязкопластичном состоянии с охлаждением в инструменте. Инструмент приводили во вращение частотой 3000 об/мин и располагали вблизи обрабатываемой поверхности заготовки из сплава ОТ4-1. С помощью нагревательных элементов, расположенных в инструменте, парафин нагревали до 120^o, что приводило к увеличению объема парафина, прижиму шлифовальной шкурки инструмента к поверхности заготовки и перемещению нагретого парафина через каналы в зону обработки. В результате реализации заявляемого способа обеспечивается достижение качества поверхности образцов R_a = 0,30...0,32 мкм, что в 1,8...2,0 раза улучшает качество по сравнению с прототипом.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result. For example, an elastic grinding tool was made covered with a sandpaper 14A 25P SFZhA (GOST 13344-79) coated from the working surface and with channels in the form of holes with a diameter of 1 mm with a step of 5 mm. Paraffin (GOST 23683-77) was previously placed in the cavity of the instrument in a visco-plastic state with cooling in the instrument. The tool was brought into rotation at a frequency of 3000 rpm and was located near the workpiece surface of the OT4-1 alloy workpiece. Using the heating elements located in the tool, the paraffin was heated to 120 ^o , which led to an increase in the volume of paraffin, pressing the grinding sandpaper of the tool to the surface of the workpiece and moving the heated paraffin through the channels into the processing zone. As a result of the implementation of the proposed method, the achievement of the surface quality of the samples R _a = 0.30 ... 0.32 μm, which is 1.8 ... 2.0 times better than the prototype.

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 шлифовании поверхностей 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:
- a tool embodying the claimed method in its implementation, is intended for use in industry, namely in engineering, when grinding the surfaces 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 "INDUSTRIAL APPLICABILITY".

Claims (2)

1. Способ шлифования поверхностей деталей, включающий постоянный прижим к детали выполненного из эластичного материала инструмента с полостью, заполненной рабочей средой, и с рабочей поверхностью, покрытой абразивом, отличающийся тем, что используют инструмент с жесткой нерабочей поверхностью, с каналами в его рабочей поверхности и со смазочно-охлаждающим технологическим средством (СОТС) в качестве рабочей среды, при этом осуществляют подвод СОТС в зону обработки через упомянутые каналы и прижим инструмента к детали путем нагрева СОТС. 1. The method of grinding the surfaces of the parts, including a constant clamp to the part made of an elastic material of a tool with a cavity filled with a working medium, and with a working surface coated with an abrasive, characterized in that they use a tool with a rigid non-working surface, with channels in its working surface and with a lubricant-cooling technological tool (COTS) as a working medium, while supplying COTS to the treatment zone through the said channels and pressing the tool to the part by heating COTS. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют инструмент в виде баллона. 2. The method according to p. 1, characterized in that they use the tool in the form of a balloon.