RU2181653C1 - Method for polishing surfaces of openings - Google Patents

Abstract

FIELD: machine engineering, namely processes for polishing surfaces of openings of machine parts. SUBSTANCE: method comprises steps of providing lengthwise feed of part; working it by means of discs mounted onto mandrel and inclined relative to rotation axis; using discs having diameter corresponding to nominal diameter of openings, made of abrasive cloth with different grain size of abrasive matter and impregnated with bakelite varnish; placing between discs with possibility of close contact discs-inserts including lubricating and cooling technological medium with different viscosity degree; using discs-inserts with diameters exceeding maximum diameter of part opening; mounting discs and discs-inserts onto mandrel according to successively lowered grain size of their abrasive matter and to viscosity of technological fluid. It enhances conditions of contact of mutually engaged surfaces due to supplying lubricating and cooling technological fluid to polishing zone. EFFECT: enhanced quality of polished surfaces. 1 dwg

Description

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

Известен способ шлифования отверстия в цилиндрической детали с комбинированной подачей к детали смазочной и охлаждающей жидкостей, где смазочную жидкость подают в отверстие с образованием масляной ванны вне зоны резания, а охлажденную жидкость подают на необрабатываемую поверхность детали (см. авт. свид. СССР 835727, кл. В 24 В 55/02, 1981 г.). A known method of grinding a hole in a cylindrical part with a combined supply of lubricating and cooling fluids to the part, where the lubricating fluid is fed into the hole with the formation of an oil bath outside the cutting zone, and the cooled fluid is fed to the non-machined surface of the part (see ed. Certificate of USSR 835727, class . 24 In 55/02, 1981).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе крайне сложно обеспечить поступление смазочно-охлаждающей технологической среды непосредственно в зону резания, т.к. интенсивные воздушные потоки, обусловленные перемещением инструмента и заготовки, и жесткое взаимодействие обрабатывающей и обрабатываемой поверхностей препятствуют нахождению технологической среды между абразивными зернами и материалом детали. Дополнительные трудности возникают при сложной геометрической форме обрабатываемых поверхностей отверстий вследствие жесткой формы инструмента. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that in the known method it is extremely difficult to ensure the supply of cutting fluid directly into the cutting zone, because intensive air flows caused by the movement of the tool and the workpiece, and the rigid interaction of the machining and the machined surfaces prevent the process medium from being found between abrasive grains and the material of the part. Additional difficulties arise with the complex geometric shape of the machined surfaces of the holes due to the rigid shape of the tool.

Известен также способ шлифования поверхностей деталей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, заполненного технологической средой, рабочая поверхность которого покрыта абразивом (см. авт. свид. СССР 534351, кл. В 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 a process medium, the working surface of which is coated with an abrasive (see ed. Certificate of the USSR 534351, class B 24 D 13/00, 24 V 31/10 , 1976).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что условия контакта в ходе обработки неизбежно ухудшаются в результате интенсификации физико-химического взаимодействия контактирующих поверхностей. В процессе резания участвует все убывающее количество рабочих кромок зерен инструмента, интенсивный износ которых и засаливание приводит к малоэффективной обработке материала. The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method include the fact that the contact conditions during processing inevitably worsen as a result of intensification of the physicochemical interaction of the contacting surfaces. The cutting process involves an ever-decreasing number of working edges of the tool grains, the intensive wear of which and salting leads to ineffective processing of the material.

Известен также способ обработки цилиндрических поверхностей сквозных отверстий во вращающихся изделиях, в соответствии с которым обработку ведут упругим инструментом с закрепленными концами и слоем абразивного материала на наружной поверхности, установленного с возможностью изгиба и возвратно-поступательного движения (см. авт. свид. СССР 1250447, кл. В 24 В 37/02, В 24 D 13/02, 1986 г.). There is also a method of processing cylindrical surfaces of through holes in rotating products, in accordance with which the processing is carried out with an elastic tool with fixed ends and a layer of abrasive material on the outer surface, installed with the possibility of bending and reciprocating movement (see ed. Certificate. USSR 1250447, C. B 24 V 37/02, B 24 D 13/02, 1986).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе реализация процесса резания осуществляется с постоянным ухудшением условий контакта при обработке вследствие интенсификации физико-химического взаимодействия поверхностей инструмента и заготовки. В процессе полирования труднообрабатываемых материалов высокая активность износа режущих элементов и засаливание кромок абразивных зерен 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 implementation of the cutting process is carried out with a constant deterioration of the contact conditions during processing due to the intensification of the physicochemical interaction of the surfaces of the tool and the workpiece. In the process of polishing hard materials, the high wear activity of the cutting elements and the salting of the edges of the abrasive grains leads to the cessation of material removal.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ полирования, при котором детали сообщают продольную подачу, а обработку ведут дисками, которые устанавливают на оправке под углом к оси вращения, где используются диски из шлифовальной шкурки с различной зернистостью абразива, импрегнированые бакилитовым лаком, и расположенные между дисками с возможностью жесткого контакта с последними диски-вкладыши с размещенной в них смазочно-охлаждающей технологической средой (СОТС) различной вязкости, при этом установку дисков и дисков-вкладышей на оправке осуществляют из условия последовательного снижения зернистости абразива и вязкости СОТС (см. патент РФ 2146591, кл. В 24 В 29/00, В 24 D 13/02, 2000 г.), принятый за прототип. The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a polishing method in which the parts report a longitudinal feed, and the processing is carried out by disks that are mounted on a mandrel at an angle to the axis of rotation, using disks from a sandpaper with different grit sizes, impregnated bakilitovy varnish, and located between the disks with the possibility of hard contact with the last liner disks with the lubricant-cooling technological medium (COTS) p different viscosity, while the installation of discs and insert liners on the mandrel is carried out from the condition of successively reducing the grain size of the abrasive and the viscosity of COTS (see RF patent 2146591, class 24 V 29/00, 24 D 13/02, 2000) 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 при обработке поверхностей отверстий снятие материала заготовки рабочими дисками приводит к малоэффективному использованию дисков-вкладышей, ограниченному поступлению СОТС в зону обработки и практическому отсутствию операции выхаживания. В результате затрудняется достижение требуемого качества поверхностей отверстий деталей машин. 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, when processing the surface of the holes, the removal of the workpiece material by working disks leads to ineffective use of the insert liners, the limited supply of COTS to the processing zone and practical lack of nursing operations. As a result, it is difficult to achieve the required quality of the surfaces of the openings of machine parts.

Сущность изобретения заключается в следующем. Решается задача формирования стабильных благоприятных условий контакта взаимодействующих поверхностей инструмента и отверстия детали в ходе обработки, в том числе путем облегчения подвода смазочно-охлаждающей технологической среды непосредственно в зону резания. The invention consists in the following. The problem of forming stable favorable conditions for the contact of the interacting surfaces of the tool and the hole of the part during processing, including by facilitating the supply of a cutting fluid directly into the cutting zone, is being solved.

Технический результат - улучшение качества обрабатываемых поверхностей отверстий деталей машин. EFFECT: improved quality of machined surfaces of openings of machine parts.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе полирования детали сообщают продольную подачу и ведут обработку дисками, которые устанавливают на оправке под углом к оси вращения, где используют диски из шлифовальной шкурки с различной зернистостью абразива, импрегнированные бакелитовым лаком, и расположенные между дисками с возможностью жесткого контакта с последними диски-вкладыши с размещенной в них СОТС различной вязкости, при этом установку дисков и дисков-вкладышей на оправке осуществляют из условия последовательного снижения зернистости абразива и вязкости СОТС. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of polishing, the parts are informed of a longitudinal feed and they are machined by disks that are mounted on a mandrel at an angle to the axis of rotation, where disks from a grinding skin with different grit sizes impregnated with bakelite varnish are used and located between disks with the possibility of hard contact with the latest in-disk disks with a COTS of various viscosity placed in them, while installing disks and in-disk disks WKE is carried out from the condition of successive reduction in the granularity of the abrasive and the viscosity of SOTS.

Особенность заключается в том, что диски из шлифовальной шкурки выполняют диаметром, соответствующим номинальному диаметру отверстия, а диски-вкладыши - диаметром, превышающим наибольший диаметр отверстия. The peculiarity lies in the fact that the disks from the grinding skin are made with a diameter corresponding to the nominal diameter of the hole, and the liners with a diameter exceeding the largest diameter of the hole.

Указанные соотношения дисков обеспечивают при полировании срезание дисками из шлифовальной шкурки выступов микронеровностей до требуемого уровня, повышенную степень свободы дисков-вкладышей, непосредственно контактирующих с обрабатываемыми поверхностями и осуществляющих их эффективное выглаживание, а также активизацию поступления СОТС в зону контакта вследствие интенсивного радиального сжатия дисков-вкладышей в полости отверстия и выталкивания из них СОТС на контактирующие поверхности. В результате стабилизируются благоприятные условия полирования с непосредственным нахождением СОТС в зоне обработки, что наиболее существенно при полировании труднообрабатываемых материалов. The indicated ratios of the disks provide, when polishing, cutting off the disks of the microroughness protrusions by the disks from the grinding skin to the required level, an increased degree of freedom of the insert liners directly in contact with the machined surfaces and smoothing them efficiently, as well as the activation of COTS entry into the contact zone due to the intense radial compression of the insert liners in the cavity of the hole and pushing SOTS from them onto the contacting surfaces. As a result, favorable polishing conditions are stabilized with the direct presence of SOTS in the treatment zone, which is most important when polishing hard-to-work materials.

В результате осуществления способа достигается высокое качество поверхностей отверстий деталей машин. As a result of the method, a high quality surface of the holes of the machine parts 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 позволило 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 essential distinguishing features in relation to the applicant’s 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:
- addition of a known product by any known part (s) attached to it (by) according to known rules, in order to achieve a technical result in respect of which the effect of such an addition is established;
- 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 its function 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;
- creating a tool consisting of known parts, the choice of which and the connection 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 connections 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 conjunction 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 полирования поверхностей отверстий. The drawing shows a schematic diagram of the implementation of the method of polishing the surfaces of the holes.

Детали 1 сообщают продольную подачу и осуществляют ее обработку дисками, установленными на оправке под углом к оси вращения. Диски 2 выполняют из крупнозернистой шлифовальной шкурки, а диски 3 - из мелкозернистой шлифовальной шкурки, импрегнируют бакелитовым лаком и размещают последовательно. Диски 2 и 3 выполняют диаметром, соответствующим номинальному диаметру отверстия, а между ними располагают диски-вкладыши из войлока 4 и 5 диаметром, превышающим наибольшую величину диаметра отверстия детали, и жестко закрепляют в контакте между собой путем склеивания. В дисках-вкладышах размещают СОТС, где вязкость СОТС в дисках-вкладышах 4 выше, чем в дисках-вкладышах 5. Details 1 communicate the longitudinal feed and process it with disks mounted on the mandrel at an angle to the axis of rotation. Disks 2 are made of a coarse-grained sandpaper, and discs 3 are made of a fine-grained sandpaper, impregnated with bakelite varnish and placed in series. Disks 2 and 3 are made with a diameter corresponding to the nominal diameter of the hole, and between them are insert liners of felt 4 and 5 with a diameter exceeding the largest diameter of the hole of the part, and rigidly fixed in contact with each other by gluing. SOTS are placed in the inlay discs, where the viscosity of the SOTS in the insert discs 4 is higher than in the insert discs 5.

Резание материала детали осуществляется абразивом, закрепленным на дисках 2 и 3. Основной объем ликвидов удаляется крупнозернистым абразивом, доводка поверхности - мелкозернистым. Размерные характеристики обеспечиваются соответствием диаметра дисков величине отверстия при жестком закреплении дисков. Увеличенный диаметр дисков-вкладышей способствует их повышенной степени свободы и возможности деформирования при обработке. В результате радиального обжатия дисков-вкладышей в полости отверстия СОТС поступает в зону контакта, что в совокупности с последовательным снижением ее вязкости способствует устойчивым благоприятным условиям контакта поверхностей инструмента и отверстия детали в процессе полирования, что ведет к повышению качества изделий. The cutting of the material of the part is carried out with an abrasive attached to discs 2 and 3. The main volume of liquids is removed with a coarse-grained abrasive, and the surface finishing is fine-grained. Dimensional characteristics are ensured by the correspondence of the diameter of the disks to the size of the hole during hard fastening of the disks. The increased diameter of the disc liners contributes to their increased degree of freedom and the possibility of deformation during processing. As a result of radial compression of the insert liners in the cavity of the hole, the COTS enters the contact zone, which, together with a consistent decrease in its viscosity, contributes to stable favorable conditions for the contact of the surfaces of the tool and the part hole during polishing, which leads to an increase in the quality of the products.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата. Реализация способа возможна на станке 3Д710В. Диски выполняют диаметром 60 мм из шлифовальной шкурки (ГОСТ 13344-79) и импрегнируют бакелитовым лаком ЛБС-1 (ГОСТ 901-71). Для крупнозернистых дисков применяют шлифовальную шкурку 14А40ПСФЖА, для мелкозернистых - 14А6ПСФЖА. Диски-вкладыши выполняют диаметром 64 мм из войлока, где размещают СОТС. Для СОТС с высокой вязкостью возможно использование парафина (ГОСТ 23683-77), с пониженной вязкостью - 3%-ный раствор продукта Укринол-1. Диски и диски-вкладыши жестко склеивают между собой и размещают на оправке под углом к оси вращения. Инструменту сообщают вращение с окружной скоростью 30 м/с, а детали с номинальным диаметром отверстия 60 мм - продольную подачу (5-10) м/мин. Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result. The implementation of the method is possible on a 3D710V machine. Disks are made with a diameter of 60 mm from a grinding skin (GOST 13344-79) and impregnated with LBS-1 bakelite varnish (GOST 901-71). For coarse-grained disks, grinding sand 14A40PSFZHA is used, for fine-grained disks 14A6PSFZHA. Insert liners are 64 mm in diameter from felt, where the COTS is placed. For SOTS with high viscosity it is possible to use paraffin (GOST 23683-77), with a reduced viscosity - a 3% solution of the product Ukrinol-1. Disks and liners are firmly glued together and placed on a mandrel at an angle to the axis of rotation. The tool is informed of rotation at a peripheral speed of 30 m / s, and parts with a nominal hole diameter of 60 mm — longitudinal feed (5-10) m / min.

В результате полирования детали из стали 3ОХГСН2А-ВД достигнуты значения параметра R_а = (0,18-0,22)мкм в зависимости от величины подачи, в то время как обработка базовым способом позволяла достигнуть R_а = (0,26-0,34) мкм, что отражает преимущества заявленного способа.As a result of polishing a part made of 3ОХГСН2А-ВД steel, the parameter values R _a = (0.18-0.22) μm, depending on the feed rate, were achieved, while the basic processing allowed reaching R _a = (0.26-0, 34) microns, which reflects the advantages of the claimed method.

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 полировании поверхностей отверстий 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 when polishing the surfaces of the openings 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 полирования поверхностей отверстий, включающий сообщение детали продольной подачи и использование для обработки установленных на оправке под углом к оси вращения в порядке последовательного снижения зернистости абразива и вязкости смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) дисков из шлифовальной шкурки с различной зернистостью абразива, импрегнированных бакелитовым лаком, и дисков-вкладышей с размещенной в них СОТС, расположенных между дисками с возможностью жесткого контакта с последними, отличающийся тем, что используют диски диаметром, соответствующим номинальному диаметру обрабатываемого отверстия, а диски-вкладыши - диаметром, превышающим наибольшую величину диаметра отверстия детали. A method of polishing the surfaces of the holes, including the message of the longitudinal feed part and the use for processing mounted on the mandrel at an angle to the axis of rotation in order to sequentially reduce the granularity of the abrasive and the viscosity of the lubricant-cooling technological medium (COTS) of disks from grinding skins with different grit abrasive impregnated with bakelite varnish , and disc inserts with a COTS located in them, located between the discs with the possibility of hard contact with the latter, characterized in that wheels form a diameter corresponding to the nominal diameter of the machined hole, and Liners-wheels - a diameter greater than the largest value of the hole diameter parts.