RU2181654C1 - 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 with radial notches at side of working surface and with different diameters exceeding that of openings; impregnating discs of large-grain abrasive matter with bakelite varnish and impregnating discs of small-grain abrasive matter with lubricating and cooling technological fluid; mounting discs onto mandrel according to their increased diameters, lowered grain size of abrasive matter and their rigidity. It allows to effectively use all discs and to simplify penetration of technological fluid to polishing zone. EFFECT: enhanced quality of polished surface. 2 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 abrasive (see ed. Certificate of the USSR 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 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 диски выполняют из шлифовальной шкурки с различными характеристиками, при этом диски из крупнозернистой шкурки импрегнированы бакилитовым лаком, а из мелкозернистой шкурки - смазочно-охлаждающей технологической средой (СОТС), причем установку дисков на оправке осуществляют в порядке убывания зернистости и жесткости (см. патент РФ 2151680, 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 according to the totality of features is a polishing method in which the parts report a longitudinal feed, and the processing is carried out by disks, which are mounted on a mandrel at an angle to the axis of rotation, where the disks are made of a sandpaper with different characteristics, while disks from a coarse-grained skin are impregnated with bakelite varnish, and from a fine-grained skin - impregnated with a cooling-lubricating technological medium (COTS), and the installation of disks on a mandrel is carried out in oryadke decreasing grain and hardness (see. RF patent No. 2151680, Cl. B 24 29/00, B 24 D 13/02, 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 при обработке поверхностей отверстий снятие материала заготовки первыми дисками высокой жесткости приводит к малоэффективному использованию последующих, что дает крайне неравномерный износ различных частей инструмента, нерациональное использование СОТС и затрудняет 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 machining the surfaces of the holes, removing the workpiece material with the first high hardness disks leads to ineffective use of the subsequent ones, which gives extremely uneven wear of various parts of the tool , irrational use of SOTS and makes it 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, а обработку ведут дисками, которые устанавливают на оправке под углом к оси вращения, где диски выполняют из шлифовальной шкурки с различными характеристиками, при этом диски из крупнозернистой шкурки импрегнированы бакелитовым лаком, а из мелкозернистой шкурки - СОТС, причем установку дисков на оправке осуществляют в порядке убывания зернистости и жесткости. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of polishing the parts report a longitudinal feed, and the processing is carried out by disks, which are mounted on a mandrel at an angle to the axis of rotation, where the disks are made from a grinding sand with different characteristics, while the disks are made from a coarse-grained skin impregnated with bakelite varnish, and of fine-grained skin - SOTS, and the installation of disks on the mandrel is carried out in decreasing order of grain and stiffness.

Особенность заключается в том, что диски используют различных диаметров, по величине большими диаметра отверстия, и устанавливают на оправке в порядке возрастания диаметра. На дисках выполняют разрезы в радиальных направлениях со стороны внешнего диаметра. The peculiarity lies in the fact that the disks use different diameters, the largest are the diameters of the holes, and are mounted on the mandrel in the order of increasing diameter. On the disks, cuts are made in radial directions from the outside diameter.

Возрастание диаметра каждого последующего диска инструмента приводит к их равномерному использованию в процессе резания, высокой стабильности и плотности контакта несмотря на изменения микрогеометрии поверхности отверстия, обусловленные снятием удаляемого материала. Увеличенные диаметры мелкозернистых дисков, импрегнированных СОТС, способствуют облегчению поступления среды в зону обработки за счет усиленного сжатия дисков в радиальном направлении при полировании, а также интенсификации выхаживающих процессов. Радиальные разрезы на дисках дают возможность для их равномерного деформирования в отверстиях с меньшим диаметром без образования "хлопупов" и соответственно стабильности распределения нагрузки при резании и износе. В результате осуществления способа достигается высокое качество поверхностей отверстий деталей машин, в том числе из труднообрабатываемых материалов. An increase in the diameter of each subsequent tool disk leads to their uniform use in the cutting process, high stability and contact density despite changes in the microgeometry of the hole surface due to the removal of the material to be removed. The increased diameters of the fine-grained discs impregnated with COTS facilitate the entry of the medium into the treatment zone due to the enhanced compression of the discs in the radial direction during polishing, as well as the intensification of the nursing processes. Radial cuts on the disks make it possible to deform them uniformly in holes with a smaller diameter without the formation of "claps" and, accordingly, the stability of the load distribution during cutting and wear. As a result of the method, a high quality of the surfaces of the openings of the parts of machines, including those from difficult to process materials, 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 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 ими.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;
- 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 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 Фиг.1 изображена принципиальная схема реализации способа полирования поверхностей отверстий; на фиг.2 - поперечное сечение инструмента. Figure 1 shows a schematic diagram of the implementation of the method of polishing the surfaces of the holes; figure 2 is a cross section of a tool.

Детали 1 сообщают продольную подачу и осуществляют полирование поверхностей отверстий последовательно дисками 2 из крупнозернистой шлифовальной шкурки, импрегнированной бакелитовым лаком, и дисками 3 из мелкозернистой шлифовальной шкурки, импрегнированной СОТС, установленными на оправке под углом к оси вращения. Диски выполняют диаметром большим, чем диаметр отверстия, и располагают на оправке в порядке возрастания диаметров. На дисках осуществляют радиальные разрезы 4 со стороны внешнего диаметра. Details 1 report a longitudinal feed and polish the surfaces of the holes sequentially with disks 2 from a coarse-grained sandpaper impregnated with bakelite varnish, and disks 3 from a fine-grained sandpaper impregnated with COTS mounted on a mandrel at an angle to the axis of rotation. Disks are made with a diameter larger than the diameter of the hole, and are placed on the mandrel in the order of increasing diameters. On the disks, radial cuts 4 are made from the outer diameter side.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата. Реализацию способа осуществляли на машинке ИП 2009БПУ-11, закрепленной на токарном станке 1К62. Диски из шлифовальной шкурки (ГОСТ 13344-79) 14А 40П СФЖА выполняли диаметрами 61,0-62,0 мм и импрегнировали бакелитовым лаком ЛБС (ГОСТ 901-71), диски из шкурки 14А 6П СФЖА, диаметром 63,0-64,0 мм с расплавом парафина (ГОСТ 23683-77). На каждом диске осуществляли по четыре радиальных разреза на глубину 15 мм от внешнего диаметра. Диски закрепляли на оправке под углом 20^o к оси в порядке возрастания диаметра, убывания зернистости и жесткости. Инструмент приводили во вращение с окружной скоростью 30 м/сек и полировали поверхности отверстий диаметром 60 мм образцов из титанового сплава ВТ22 со скоростью детали 0,5 м/сек, варьируя величиной продольной подачи в интервале 1-5 м/мин. В результате полирования поверхности отверстий образцов характеризовались значениями параметра R_а=(0,14-0,16) мкм, тогда как после реализации способа прототипа в сходных условиях R_а=(0,20-0,25) мкм.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result. The implementation of the method was carried out on a machine IP 2009BPU-11, mounted on a lathe 1K62. Disks from a sandpaper (GOST 13344-79) 14A 40P SFZhA were made with diameters of 61.0-62.0 mm and impregnated with LBS bakelite varnish (GOST 901-71), disks from a sandpaper 14A 6P SFZhA with a diameter of 63.0-64.0 mm with a paraffin melt (GOST 23683-77). Four radial cuts were carried out on each disk to a depth of 15 mm from the outer diameter. The disks were fixed on the mandrel at an angle of 20 ^o to the axis in order of increasing diameter, decreasing grain size and stiffness. The tool was rotated at a peripheral speed of 30 m / s and polished the surface of the holes with a diameter of 60 mm of VT22 titanium alloy samples with a part speed of 0.5 m / s, varying the longitudinal feed in the range of 1-5 m / min. As a result of polishing the surface of the holes of the samples were characterized by the values of the parameter R _a = (0.14-0.16) μm, whereas after the implementation of the prototype method in similar conditions, R _a = (0.20-0.25) μm.

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 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 продольной подачи обрабатываемой детали и вращения инструменту, в качестве которого используют диски из крупнозернистой и мелкозернистой шлифовальных шкурок, импрегнированные соответственно бакелитовым лаком и смазочно-охлаждающей технологической средой и установленные на оправке под углом к оси вращения в порядке убывания зернистости абразива и их жесткости, отличающийся тем, что используют диски с различными диаметрами, большими диаметра обрабатываемого отверстия, и с радиальными разрезами со стороны наружного диаметра, а установку дисков на оправке осуществляют в порядке увеличения их диаметров. A method of polishing the surfaces of the holes, including the message of the longitudinal supply of the workpiece and rotation of the tool, which is used as disks of coarse and fine-grained grinding skins impregnated with bakelite varnish and a lubricant-cooling medium, respectively, and mounted on the mandrel at an angle to the axis of rotation in decreasing order of grain size abrasive and their stiffness, characterized in that they use disks with different diameters larger than the diameter of the hole being machined, and with radial cuts from the outer diameter, and the installation of disks on the mandrel is carried out in order to increase their diameters.

Images