RU2184642C1 - Method for polishing surfaces of openings - Google Patents

Abstract

FIELD: machine engineering, namely polishing surfaces of openings of machine parts. SUBSTANCE: method comprises steps of lengthwise feed of part and rotating tool; using tool in the form of discs mounted on mandrel and inclined relative to rotation axis; using discs with diameter corresponding to nominal diameter of opening made of abrasive cloth with different size of abrasive grains impregnated with bakelite vanish; placing between discs with possibility of rigid contact with them insert-discs with less diameter having ducts for technological cutting fluid. Discs and insert-discs are mounted on mandrel according to order of successive reduction of abrasive grain size; supplying cutting fluid to zone of contact of each disc with part due to creation of centrifugal force at tool rotation. It enhances effect provided by cutting fluid and simplifies removal of waste material at working process. EFFECT: enhanced quality of polished surfaces of openings. 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 используются 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 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 grinding skin with different grit sizes, impregnated bakelite varnish, and located between the disks with the possibility of hard contact with the last disc-liners with the lubricating-cooling technological medium (COTS) placed in them different viscosity, while the installation of disks and insert liners on the mandrel is carried out from the condition of a consistent decrease in the grain size of the abrasive and 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 и ограниченному поступлению СОТС в зону обработки, что ведет к частому нахождению отходов процесса резания в контактной зоне, интенсивным физико-химическим взаимодействиям при высокой активности обрабатываемых материалов. 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 the working disks leads to ineffective use of the insert discs and the limited supply of COTS to the processing zone, which leads to the frequent finding of cutting process wastes in the contact zone, intense physicochemical interactions with high activity of processed materials fishing 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 (СОТС) непосредственно в зону резания. Технический результат - улучшение качества обрабатываемых поверхностей отверстий деталей машин. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе полирования поверхностей отверстий сообщают вращение инструменту и продольную подачу обрабатываемой детали. В качестве инструмента используют установленные на оправке под углом к оси вращения диски из шлифовальной шкурки с различной зернистостью абразива, импрегнированные бакелитовым лаком, и диски-вкладыши с СОТС, расположенные с возможностью жесткого контакта между дисками из шлифовальной шкурки, установленными в порядке последовательного снижения зернистости абразива. Особенность заключается в том, что используют инструмент, в котором диаметр дисков из шлифовальной шкурки соответствует номинальному диаметру обрабатываемого отверстия, а диаметр дисков-вкладышей - меньше его, при этом в дисках-вкладышах выполняют каналы, в которых размещают СОТС, и осуществляют ее подвод в зону контакта каждого диска из шлифовальной шкурки с обрабатываемым отверстием путем выталкивания СОТС силами, возникающими при вращении инструмента. 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 lubricant-cooling technological medium (COTS) directly to the cutting zone, is being solved. EFFECT: improved quality of machined surfaces of openings of machine parts. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of polishing the surfaces of the holes, the rotation of the tool and the longitudinal feed of the workpiece are reported. As a tool, disks made of a sandpaper with various abrasive grit impregnated with bakelite varnish and inserts with COTS mounted with the possibility of hard contact between the sandpaper disks installed in the order to reduce the grain size of the abrasive in series . The peculiarity lies in the fact that they use a tool in which the diameter of the disks from the grinding skin corresponds to the nominal diameter of the hole being machined, and the diameter of the insert liners is smaller than it, while in the insert discs the channels in which the COTS is placed are made and it is fed into the contact zone of each disk from the grinding skin with the hole to be machined by pushing the COTS by forces arising from the rotation of the tool.

Указанные соотношения дисков обеспечивают при полировании срезание дисками из шлифовальной шкурки выступов микронеровностей до требуемого уровня, а также роль обеспечения высокой жесткости инструмента дисками-вкладышами, активизации поступления СОТС в зону контакта вследствие интенсивного движения СОТС через каналы дисков-вкладышей за счет энергии вращения инструмента и выталкивания из них СОТС на контактирующие поверхности. В результате стабилизируются благоприятные условия полирования с интенсивным подводом СОТС в зону обработки, удаляются отходы процесса, что наиболее существенно при полировании труднообрабатываемых материалов. The indicated ratios of the disks ensure, when polishing, cutting off the microroughness protrusions by the disks from the grinding skin to the required level, as well as the role of ensuring high tool stiffness by the in-ear discs, activating the release of COTS into the contact zone due to the intense movement of the COTS through the channels of the in-ear discs due to the energy of rotation of the tool and ejection of which COTS on contact surfaces. As a result, favorable polishing conditions are stabilized with an intense supply of COTS to the treatment zone, process wastes are removed, which is most important when polishing difficult to process 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, 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 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 ее обработку дисками 2 и 3, 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 4 меньшим диаметром и жестко закрепляют в контакте между собой. В дисках-вкладышах выполняют каналы 5, через которые осуществляют подвод СОТС 6 в зону обработки. Details 1 report the longitudinal feed and process it with disks 2 and 3 mounted on a mandrel at an angle to the axis of rotation. The disks 2 are made of a coarse-grained sandpaper, and the disks 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 placed discs 4 smaller diameter and rigidly fixed in contact with each other. In the disc inserts, channels 5 are made through which the supply of COTS 6 to the treatment zone is performed.

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. Уменьшенный диаметр дисков-вкладышей способствует периодичности полирования и наличию зоны для подвода СОТС при сохранении жесткости дисков. Резание материала каждым диском сменяется периодом, когда СОТС поступает в зону обработки, что позволяет сразу же удалять отходы процесса и охлаждать поверхность, в совокупности с формированием смазочных пленок способствует устойчивым благоприятным условиям контакта поверхностей инструмента и отверстия детали в процессе полирования и 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 reduced diameter of the disc inserts contributes to the frequency of polishing and the presence of a zone for supplying COTS while maintaining the rigidity of the discs. The cutting of material by each disk is replaced by the period when the COTS enters the processing zone, which allows you to immediately remove process waste and cool the surface, together with the formation of lubricating films, contributes to stable favorable conditions for the contact of the surfaces of the tool and the hole of the part during polishing and leads to an increase in the quality of products .

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата. Реализация способа возможна на станке ЗД710В. 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 с каналами, где размещают СОТС. Для СОТС возможно использование 3%-ного раствора продукта Укринол-1. Диски и диски-вкладыши жестко соединяют между собой и размещают на оправке под углом к оси вращения. Инструменту сообщают вращение с окружной скоростью 30 м/сек, а детали с номинальным диаметром отверстия 60 мм - продольную подачу 2...3 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 the machine ZD710V. 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 discs are made with channels where the SOTS is placed. For SOTS, it is possible to use a 3% solution of the product Ukrinol-1. Disks and liners are rigidly interconnected and placed on the 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 — a longitudinal feed of 2 ... 3 m / min.

В результате полирования детали из титанового сплава ВТ6 достигнуты значения параметра R_a=0,18...0,25 мкм в зависимости от величины подачи, в то время как обработка базовым способом позволяла достигнуть R_a=0,32...0,36 мкм, что отражает преимущества заявленного способа.As a result of polishing a part made of VT6 titanium alloy, the values of the parameter R _a = 0.18 ... 0.25 μm depending on the feed rate were achieved, while processing in the basic way allowed reaching R _a = 0.32 ... 0, 36 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 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 of "industrial applicability".

Claims (1)

Способ полирования поверхностей отверстий, включающий сообщение продольной подачи обрабатываемой детали и вращения инструменту, в качестве которого используют установленные на оправке под углом к оси вращения диски из шлифовальной шкурки с различной зернистостью абразива, импрегнированные бакелитовым лаком, и диски-вкладыши со смазочно-охлаждающей технологической средой (СОТС), расположенные с возможностью жесткого контакта между дисками из шлифовальной шкурки, установленными в порядке последовательного снижения зернистости абразива, отличающийся тем, что используют инструмент, в котором диаметр дисков из шлифовальной шкурки соответствует номинальному диаметру обрабатываемого отверстия, а диаметр дисков-вкладышей - меньше его, при этом в дисках-вкладышах выполняют каналы, в которых размещают СОТС, и осуществляют ее подвод в зону контакта каждого диска из шлифовальной шкурки с обрабатываемым отверстием путем выталкивания СОТС силами, возникающими при вращении инструмента. A method of polishing the surface of the holes, including the message of the longitudinal supply of the workpiece and rotation of the tool, which is used mounted on a mandrel at an angle to the axis of rotation of the disks from the grinding skins with different grit abrasive, impregnated with bakelite varnish, and the liners with a lubricating-cooling technological environment (SOTS), located with the possibility of hard contact between the disks from the grinding skin, installed in order to sequentially reduce the grain size of abra willow, characterized in that they use a tool in which the diameter of the disks from the grinding skin corresponds to the nominal diameter of the hole to be machined, and the diameter of the insert liners is smaller than it, while in the insert discs channels are made in which the COTS is placed and it is fed into the contact zone of each disk from the grinding skin with the hole to be machined by pushing the COTS by forces arising from the rotation of the tool.

Images