RU2182075C1 - Method of treatment openings - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering, grinding opening of mechanism elements. SUBSTANCE: rotating workpiece is grinded with flexible tool applied with abrasive material. The tool is made of diameter larger than diameter of the opening being treated. The tool is made of porous material which is impregnated with cutting fluid. Before pretreatment the tool is flexibly deformed and the cutting fluid in a hard aggregative state rigidly fixes the shape of the tool. Before finishing treatment the cutting fluid is turned into a fluid state returning the tool into elastic state to provide tight contact and supplying cutting fluid to the cutting zone. Above mentioned actions allow us to cut off microwaves and to correct error of the opening shape. EFFECT: enhanced quality of treatment. 1 dwg

Description

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

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является 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.), принятый за прототип. The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of features is 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 of the USSR 1250447, class B 24 V 37/02, B 24 D 13/02, 1986), 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 упругим инструментом, выполняющим лишь сглаживание микронеровностей с постоянным ухудшением условий контакта при обработке вследствие интенсификации физико-химического взаимодействия поверхностей инструмента и заготовки. В процессе шлифования труднообрабатываемых материалов высокая активность износа режущих элементов и засаливание кромок абразивных зерен приводит к прекращению съема материала. Высокая эластичность инструмента препятствует сдвигу крупных ликвидов и исправлению погрешностей формы отверстия. 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 implementation of the cutting process is carried out by an elastic tool that only smooths microroughnesses with a constant deterioration of the contact conditions during processing due to the intensification of the physicochemical interaction of the surfaces tool and workpiece. In the process of grinding difficult-to-process materials, the high activity of wear of the cutting elements and the salting of the edges of the abrasive grains leads to the cessation of material removal. High elasticity of the tool prevents the shift of large liquids and the correction of hole shape errors.

Сущность изобретения заключается в следующем. Решается задача повышения эффективности микрорезания и формирования стабильных благоприятных условий контакта взаимодействующих поверхностей в ходе обработки путем изменения твердости инструмента и подвода смазочно-охлаждающей технологической среды непосредственно в зону резания. The invention consists in the following. The problem of increasing the efficiency of micro-cutting and the formation of stable favorable conditions for the contact of interacting surfaces during processing by changing the hardness of the tool and supplying a cutting fluid directly to the cutting zone is 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 обработки поверхностей отверстий осуществляют ввод упругого инструмента в отверстие, вращение изделия, деформирование и возвратно-поступательное перемещение упругого инструмента со слоем абразивного материала на наружной поверхности. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of processing the surfaces of the holes, an elastic tool is introduced into the hole, the product is rotated, the elastic tool is deformed and reciprocated with a layer of abrasive material on the outer surface.

Особенность заключается в том, что инструмент выполняют из пористого материала и импрегнируют смазочно-охлаждающей технологической средой (СОТС). Диаметр инструмента больше диаметра обрабатываемого отверстия. Инструмент деформируют в диаметральном направлении, СОТС охлаждают и переводят в твердое агрегатное состояние, фиксируют жестко форму инструмента и вводят в полость отверстия, осуществляя предварительное шлифование поверхности отверстия. The peculiarity lies in the fact that the tool is made of a porous material and impregnated with a lubricating-cooling technological medium (COTS). The diameter of the tool is larger than the diameter of the hole being machined. The tool is deformed in the diametric direction, COTS is cooled and transferred to a solid state of aggregation, the shape of the tool is fixed rigidly and inserted into the hole cavity, preliminary grinding of the hole surface is carried out.

Перед окончательной обработкой СОТС нагревают, переводят в жидкое состояние, восстанавливая эластичность инструмента, что обеспечивает высокую плотность контакта абразивных зерен и выдавливание СОТС непосредственно в зону резания. Before the final treatment, COTS is heated, transferred to a liquid state, restoring the elasticity of the tool, which ensures a high contact density of abrasive grains and extrusion of COTS directly into the cutting zone.

Сдеформированный инструмент в результате охлаждения и перевода СОТС в твердое агрегатное состояние приобретает жестко зафиксированную форму, что при вводе в полость отверстия позволяет не только осуществлять срезание микронеровностей, но и выправлять погрешности формы отверстия. В ходе обработки в результате трения поверхность инструмента нагревается, что способствует проникновению СОТС в зону взаимодействия режущих элементов инструмента и материала детали. Нагрев СОТС и восстановление эластичности инструмента обеспечивает упругое поджатие рабочей поверхности и выдавливание СОТС в зону контакта. Смазочно-охлаждающая технологическая среда, находясь в зоне упругого контакта, препятствует интенсификации физико-химических реакций и облегчает условия микрорезания. В целом достигается улучшение качества обрабатываемых поверхностей отверстия изделия. As a result of cooling and transferring COTS to a solid state of aggregation, a deformed tool acquires a rigidly fixed shape, which, when a hole is inserted into a cavity, allows not only cutting microroughnesses, but also correcting hole shape errors. During processing as a result of friction, the surface of the tool is heated, which contributes to the penetration of COTS into the interaction zone of the cutting elements of the tool and the material of the part. Heating SOTS and restoring the elasticity of the tool provides elastic compression of the working surface and squeezing SOTS into the contact zone. The lubricating-cooling technological medium, being in the zone of elastic contact, prevents the intensification of physicochemical reactions and facilitates the conditions of micro cutting. In general, an improvement is achieved in the quality of the machined surfaces of the product opening.

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 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;
- 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 обработки поверхностей отверстий. Упругий шлифовальный инструмент 1, выполняемый из пористого материала, импрегнированного смазочно-охлаждающей технологической средой 2, диаметром, большим диаметра отверстия детали 3, имеет абразивный материал 4, расположенный на наружной поверхности инструмента с возможностью изгиба и движения. The drawing shows a schematic diagram of the implementation of the method of processing the surfaces of the holes. An elastic grinding tool 1 made of a porous material impregnated with a cutting fluid 2 with a diameter larger than the diameter of the hole of part 3 has an abrasive material 4 located on the outer surface of the tool with the possibility of bending and movement.

Перед обработкой инструмент диаметрально деформируют, СОТС охлаждают, переводят СОТС в твердое агрегатное состояние, жестко фиксируя форму инструмента, и вводят в полость вращающейся детали. Жестко фиксированная форма инструмента способствует эффективной предварительной обработке отверстия. Для окончательной обработки СОТС нагревают, возвращая эластичность инструмента. Упругое сжатие инструмента обеспечивает требуемую плотность контакта абразивного материала с обрабатываемой поверхностью отверстия и подвод смазочно-охлаждающей технологической среды в зону резания. Обеспечивается эффективное микрорезание и формирование стабильных благоприятных условий контакта взаимодействующих поверхностей, что способствует росту качества изделий. Before processing, the tool is diametrically deformed, the COTS is cooled, the COTS is transferred to a solid state of aggregation, rigidly fixing the shape of the tool, and introduced into the cavity of the rotating part. The rigidly fixed shape of the tool contributes to the effective pre-treatment of the hole. For final processing, COTS is heated, restoring the elasticity of the instrument. The elastic compression of the tool provides the required density of contact of the abrasive material with the machined surface of the hole and the supply of a cutting fluid to the cutting zone. Efficient micro-cutting and the formation of stable favorable contact conditions for interacting surfaces are ensured, which contributes to an increase in product quality.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата. Так, например, эластичный шлифовальный инструмент диаметром 64 мм выполняли из нетканого материала с нанесенным на внешнюю поверхность абразивом с характеристикой 63С6П и импрегнировали пластичной смазкой (ТУ6.15-1368-88). Перед обработкой инструмент диаметрально деформировали, замораживали и вводили в полость отверстия диаметром 60 мм заготовки из титанового сплава ВТЗ-1, осуществляющей вращение с частотой 3000 об/мин. Для финишной обработки смазку нагревали и выполняли выхаживающую операцию. В результате реализации заявляемого изобретения достигнуто улучшение качества поверхностей отверстий в 1,35-1,4 раза 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 with a diameter of 64 mm was made of non-woven material with an abrasive coated with an external characteristic of 63С6П and impregnated with grease (TU6.15-1368-88). Before processing, the tool was diametrically deformed, frozen, and a VTZ-1 titanium alloy billet was introduced into the cavity with a diameter of 60 mm and rotated at a frequency of 3000 rpm. For finishing, the lubricant was heated and a nursing operation was performed. As a result of the implementation of the claimed invention, an improvement in the quality of the surface of the holes is 1.35-1.4 times compared with 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 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 of the following set of conditions when using the claimed invention (method): a tool embodying the claimed method in its implementation is intended for use in industry, namely in mechanical engineering, when grinding surfaces of 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 of "industrial applicability".

Claims (1)

Способ обработки поверхностей отверстий, включающий ввод упругого инструмента в отверстие, вращение изделия и деформирование и возвратно-поступательное перемещение упругого инструмента со слоем абразивного материала на наружной поверхности, отличающийся тем, что используют упругий инструмент диаметром, большим диаметра отверстия изделия, из пористого материала, импрегнированного смазочно-охлаждающей технологической средой (СОТС), деформирование инструмента осуществляют в диаметральном направлении перед вводом его в отверстие изделия и производят предварительную и окончательную обработку отверстия, при этом при предварительной обработке жестко фиксируют форму инструмента путем охлаждения СОТС до ее твердого агрегатного состояния, а при окончательной обработке восстанавливают эластичность инструмента путем нагрева СОТС с обеспечением его плотного контакта с обрабатываемой поверхностью и подвода СОТС в зону резания. The method of processing the surfaces of the holes, including the input of an elastic tool into the hole, rotation of the product and deformation and reciprocating movement of the elastic tool with a layer of abrasive material on the outer surface, characterized in that they use an elastic tool with a diameter larger than the diameter of the hole of the product from a porous material impregnated lubricant-cooling technological medium (COTS), the deformation of the tool is carried out in the diametrical direction before entering it into the hole ed helium and produce preliminary and final processing of the hole, while during preliminary processing the shape of the tool is rigidly fixed by cooling the COTS to its solid state of aggregation, and during final processing the elasticity of the tool is restored by heating the COTS with its tight contact with the treated surface and supply of the COTS to the zone cutting.