RU2177396C1 - Method of abrasive treatment - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering, abrasive treatment of machine elements. SUBSTANCE: rotary motion is imparted to the workpiece which is brought into contact with the tool surface by means of its translation motion in the direction of abrasive. The abrasive is placed into the cutting emulsion where the fixation ratio of the abrasive is reduced through cooling the last. The cutting emulsion is heated and translated in the direction perpendicular to the rotation axis of the workpiece. EFFECT: improved method. 1 dwg

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, 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, 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, В 24 В 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 V 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. In this case, the location of the cutting elements and their fixing relative to the surface being machined does not change during processing.

Известен также 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.). There is also a known method of abrasive treatment 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).

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 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. 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. 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.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ абразивной обработки, при котором детали сообщают вращение и вводят в контакт с поверхностью инструмента, где 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 последовательного охлаждения и нагрева последней (см. патент РФ N 2146993, кл. B 24 B 1/00, B 24 D 17/00, 2000 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, where a lubricating-cooling technological medium (SOTS) with an abrasive placed in it is used, this details communicate the translational movement in the direction of the tool and change the degree of fixation of the abrasive in the SOTS by sequential cooling and heating of the latter (see RF patent N 2146993 , CL B 24 B 1/00, B 24 D 17/00, 2000), 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 процесс резания определяется лишь движением детали относительно СОТС с абразивом. При этом достаточно трудно обеспечить однородность качества различных участков поверхности вращающейся детали, так как интенсивность обработки в наиболее сильной степени зависит от их расположения относительно оси вращения в силу различной скорости относительного перемещения взаимодействующих поверхностей. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted for the prototype include the fact that in the known method, the cutting process is determined only by the movement of the part relative to the SOT with an abrasive. At the same time, it is rather difficult to ensure the uniformity of quality of various parts of the surface of the rotating part, since the processing intensity to the greatest extent depends on their location relative to the axis of rotation due to different speeds of relative movement of the interacting surfaces.

Сущность изобретения заключается в следующем. Решается задача активного использования режущих возможностей абразивных зерен инструмента изменением их размещения относительно обрабатываемой поверхности, функций СОТС. The invention consists in the following. The problem of the active use of the cutting capabilities of the abrasive grains of the tool is solved by changing their location relative to the machined surface, the functions of the SOTS.

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, где в качестве инструмента используют СОТС с размещенным в ней абразивом. Детали при этом сообщают поступательное перемещение в направлении инструмента и изменяют степень закрепления абразива в СОТС путем последовательного охлаждения и нагрева последней. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of abrasive machining, the parts are rotated and brought into contact with the surface of the tool, where COTS with the abrasive placed in it is used as a tool. In this case, the details report translational movement in the direction of the tool and change the degree of fixing of the abrasive in the SOTS by sequential cooling and heating of the latter.

Особенность заключается в том, что СОТС после нагрева поступательно перемещают в направлении, перпендикулярном оси вращения детали. The peculiarity lies in the fact that after heating, SOTS is progressively moved in the direction perpendicular to the axis of rotation of the part.

В начальной стадии процесс обработки сопровождается интенсивным съемом материала, осуществляемым жестко закрепленным абразивом в СОТС. Нагрев СОТС способствует повышению подвижности абразивных зерен инструмента, что позволяет осуществлять поступательное перемещение СОТС. Движение СОТС в направлении, перпендикулярном оси вращения детали, приводит к энергетическому воздействию на абразив, его дополнительному перемещению относительно детали, интенсификации микрорезания различными кромками абразивных зерен. При этом нивелируется удаленность участков поверхности детали от оси вращения. Также улучшается проникающая способность СОТС в зоны контакта, что приводит к облегчению условий резания и удалению отходов обработки. Совокупное воздействие указанных процессов повышает однородность качественных характеристик обрабатываемой поверхности, что приводит к росту качества детали. In the initial stage, the processing process is accompanied by an intensive removal of the material, carried out by a rigidly fixed abrasive in SOTS. Heating of COTS improves the mobility of the abrasive grains of the tool, which allows the progressive movement of COTS. The movement of COTS in the direction perpendicular to the axis of rotation of the part leads to an energy effect on the abrasive, its additional movement relative to the part, and the intensification of microcuts by various edges of the abrasive grains. In this case, the remoteness of the surface areas of the part from the axis of rotation is leveled. Also, the penetrating ability of COTS into the contact zones is improved, which leads to easier cutting conditions and the removal of processing waste. 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 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 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. Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result.

Детали 1 сообщают вращательное движение относительно своей оси и поступательное в направлении абразива. Абразив 2 закрепляют в смазочно-охлаждающей технологической среде (СОТС) 3. СОТС охлаждают, а затем нагревают, снижая жесткость закрепления абразива, после чего СОТС сообщают движение в направлении, перпендикулярном оси вращения детали. Так, например, детали из стали 30ХГСА закрепляли на машинке ИП 2009БПУ-11 и приводили во вращение частотой 1500 об/мин, сообщая поступательное перемещение со скоростью 3 м/мин в направлении абразива. Абразив характеристики 14А 40П размещали в среде технического 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 и сообщали ей перемещение со скоростью 3 м/с. В результате наблюдали однородное высокое качество всей обрабатываемой поверхности детали.Details 1 communicate rotational motion about its axis and translational in the direction of the abrasive. The abrasive 2 is fixed in a lubricant-cooling technological medium (COTS) 3. COTS is cooled and then heated, reducing the rigidity of the abrasive fastening, after which the COTS communicate movement in a direction perpendicular to the axis of rotation of the part. So, for example, parts made of 30KhGSA steel were fixed on an IP 2009BPU-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 40P were placed in the environment of technical paraffin (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 and informed her movement at a speed of 3 m / s. As a result, a uniform high quality of the entire workpiece surface was observed.

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 абразивной обработке 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 mechanical engineering, during abrasive treatment of 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 (1)

Способ абразивной обработки, включающий введение детали в контакт с поверхностью инструмента, в качестве которого используют смазочно-охлаждающую технологическую среду (СОТС) с размещенным в ней абразивом, сообщение детали вращения и поступательного перемещения в направлении инструмента и изменение степени закрепления абразива в СОТС путем ее охлаждения, а затем нагрева, отличающийся тем, что после нагрева СОТС ей сообщают поступательное перемещение в направлении, перпендикулярном оси вращения детали. A method of abrasive processing, including bringing the part into contact with the surface of the tool, which is used as a lubricating-cooling technological medium (COTS) with an abrasive placed in it, communicating the rotation part and translational movement in the direction of the tool and changing the degree of fixing of the abrasive in COTS by cooling it and then heating, characterized in that after heating the COTS, she is informed of translational movement in a direction perpendicular to the axis of rotation of the part.