RU2104854C1

RU2104854C1 - Abrasive treatment method

Info

Publication number: RU2104854C1
Application number: RU96113417A
Authority: RU
Inventors: П.В. Дубровский
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1998-02-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: this can be used in mechanical engineering for rough and final abrasive treatment of machinery parts. For better quality of surface, rough and final treatment are performed subsequently by one tab-type abrasive wheel with alternating in circular direction rigidly fastened roughing and resiliently installed extending finishing sets of tabs at constant rotation speed of tool. Finishing tabs of sets are extended by increasing pressure of lubricating and cooling technological medium and its pressure-forced delivery to treating zone through passages in abrasive wheel body. This ensures favorable conditions for contact of surfaces in cutting zone resulted in improved quality characteristics. EFFECT: high efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для черновой и чистовой абразивной обработки деталей машин. The invention relates to mechanical engineering and can be used for roughing and finishing abrasive machining of machine parts.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении качества обработки деталей из труднообрабатываемых материалов. The claimed invention is aimed at solving the problem of improving the quality of processing parts from hard materials.

Известен способ абразивной обработки [1], в соответствии с которым поверхность заготовки последовательно обрабатывается инструментами с различной характеристикой абразива, где на операции предварительного шлифования используются крупнозернистые круги, а на этапе чистовой обработки - мелкозернистые. При этом рекомендуется импрегнирование кругов для чистовой обработки смазочно-охлаждающими технологическими средствами (СОТС). A known method of abrasive processing [1], according to which the surface of the workpiece is sequentially processed with tools with different characteristics of the abrasive, where coarse-grained circles are used for preliminary grinding operations, and fine-grained ones are used at the stage of finishing. It is recommended that the impregnation of the wheels for finishing machining cooling technology (SOTS).

Недостатком описанного аналога является относительно невысокая производительность обработки, обусловленная затратами времени и средств на замену инструмента или перестановку заготовок. The disadvantage of the described analogue is the relatively low processing productivity due to the time and money spent on tool replacement or rearrangement of workpieces.

Известен также способ абразивной обработки [2], в соответствии с которым абразивную обработку разделяют на этапы предварительной и окончательной обработки, причем на этапе окончательной обработки в смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ) вводят абразивный порошок, зернистость которого в 10-30 раз меньше зернистости абразивного инструмента. There is also a known method of abrasive treatment [2], according to which the abrasive treatment is divided into stages of preliminary and final processing, and at the stage of final processing an abrasive powder is introduced into the cutting fluid (coolant), the granularity of which is 10-30 times less than the granularity of the abrasive tool.

Недостатком описанного аналога является низкая производительность процесса достижения требуемого качества поверхности. Указанный недостаток обусловлен тем, что процесс формирования режущего контура для окончательной обработки осуществляется посредством внедрения мелкого абразива в межзеренное пространство крупнозернистого шлифовального круга, достаточно длителен во времени и носит сложный вероятностный характер. The disadvantage of the described analogue is the low productivity of the process of achieving the required surface quality. This drawback is due to the fact that the process of forming a cutting contour for final processing is carried out by introducing a fine abrasive into the intergranular space of a coarse grinding wheel, is quite lengthy in time and has a complex probabilistic nature.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ абразивной обработки [3], в соответствии с которым черновую и чистовую обработку выполняют последовательно одним инструментом с выдвигающимися чистовыми рабочими элементами, чередующимися в окружном направлении с черновыми рабочими элементами, где в качестве инструмента берут лепестковый абразивный круг с черновыми и упруго установленными чистовыми пакетами лепестков, а скорость вращения при чистовой обработке увеличивают и выбирают по формуле:

где ω₁ и ω₂ - скорости вращения инструмента при черновой и чистовой обработках соответственно;
R₁ и R₂ - радиусы траектории центра масс чистовых пакетов при ω₁ и ω₂ соответственно;
λ₁ и λ₂ - удлинение упругого элемента при ω₁ и ω₂ соответственно.The closest in technical essence to the claimed invention is the method of abrasive machining selected as a prototype [3], according to which roughing and finishing are performed sequentially with one tool with retractable finishing work elements, alternating in the circumferential direction with rough work elements, where as the tool take a petal abrasive wheel with rough and elastically installed finishing packages of the petals, and the rotation speed during finishing increase ayut and is selected from the formula:

where ω ₁ and ω ₂ - the rotation speed of the tool during roughing and finishing, respectively;
R ₁ and R ₂ are the radii of the trajectory of the center of mass of the finishing packages at ω ₁ and ω _2, respectively;
λ ₁ and λ ₂ - the elongation of the elastic element at ω ₁ and ω _2, respectively.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки. Черновую и чистовую обработку выполняют последовательно одним инструментом с выдвигающимися чистовыми рабочими элементами, чередующимися в окружном направлении с черновыми рабочими элементами, где в качестве инструмента берут лепестковый абразивный круг с черновыми и упруго установленными чистовыми пакетами лепестков. The prototype and the claimed invention have the following similar essential features. Roughing and finishing are carried out sequentially with one tool with retractable finishing work elements, alternating in the circumferential direction with rough work elements, where a flap abrasive wheel with draft and elastically mounted finishing bags of petals is taken as a tool.

Недостатком прототипа является недостаточно высокое качество обработки заготовок из трудно обрабатываемых материалов. The disadvantage of the prototype is the insufficiently high quality of processing blanks from difficult to process materials.

Указанный недостаток обусловлен тем, что высокая физико-химическая активность в паре абразив-металл при обработке трудно обрабатываемых материалов приводит к низкому качеству поверхностей деталей. Кроме того, для выдвижения чистовых пакетов лепестков необходимо увеличение скорости вращения круга, что сопряжено с повышением интенсивности ударного взаимодействия абразивных зерен с материалом заготовки и рисочной дефектации поверхности. This drawback is due to the fact that the high physicochemical activity in the abrasive-metal pair during processing of difficultly processed materials leads to low quality of the surfaces of the parts. In addition, to extend the finishing packages of the petals, an increase in the speed of rotation of the circle is necessary, which is associated with an increase in the intensity of the impact interaction of the abrasive grains with the workpiece material and the surface surface defect.

Задача изобретения - повышение качества поверхностей деталей, подвергаемых обработке, за счет улучшения условий контакта инструмента с заготовкой на этапе чистовой обработки. The objective of the invention is to improve the quality of the surfaces of the parts to be processed, by improving the conditions of contact of the tool with the workpiece at the stage of finishing.

Для достижения поставленной задачи заявляемое изобретение "Способ абразивной обработки" содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями, совокупность которых направлена на решение только одной связанной с целью изобретения задачи. To achieve this objective, the claimed invention "Method of abrasive processing" contains the following general, expressed by certain concepts, the totality of which is aimed at solving only one problem associated with the purpose of the invention.

Черновую и чистовую обработку выполняют последовательно одним лепестковым абразивным кругом с постоянной скоростью вращения с выдвигающимися упруго установленными чистовыми пакетами лепестков, чередующимися в окружном направлении с черновыми пакетами лепестков. Черновую обработку осуществляют жестко установленными черновыми пакетами лепестков. Чистовую обработку осуществляют чистовыми пакетами лепестков, выдвигаемых путем повышения давления смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) и ее напорной подачи в зону обработки через каналы в корпусе инструмента. Roughing and finishing are performed sequentially with one petal abrasive wheel with a constant speed of rotation with retractable elastically mounted finishing packages of petals alternating in the circumferential direction with draft packages of petals. Roughing is carried out by rigidly installed draft packages of petals. Finishing is carried out by finishing packages of petals advanced by increasing the pressure of the lubricating-cooling technological medium (COTS) and its pressure supply to the treatment zone through channels in the tool body.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки. Черновую и чистовую обработку выполняют с постоянной скоростью вращения инструмента. Выдвижение чистовых пакетов лепестков в зону обработки осуществляют путем повышения давления СОТС и ее напорной подачи через каналы в корпусе круга. In relation to the prototype of the claimed invention has the following distinctive features. Roughing and finishing are performed at a constant speed of rotation of the tool. The extension of the final petal packs into the treatment zone is carried out by increasing the pressure of the COTS and its pressure supply through the channels in the circle body.

Между отличительными признаками и задачей изобретения существует следующая причинно-следственная связь. Обработку выполняют при постоянной скорости вращения инструмента, что снижает рисочную дефектацию поверхности, обусловленную ударным воздействием абразивных зерен. Чистовую обработку осуществляют введением в зону обработки чистовых пакетов лепестков повышением давления СОТС и ее напорной подачей через каналы в корпусе круга, что обусловливает улучшение условий физико-химического взаимодействия на контактных участках. Напорным воздействием СОТС выполняется управляемое силовое нагружение обрабатываемой поверхности заготовки. Таким образом, обеспечиваются благоприятные условия процесса обработки, способствующие достижению улучшенных характеристик качества поверхности детали. Between the distinguishing features and the object of the invention, there is the following causal relationship. The processing is performed at a constant speed of rotation of the tool, which reduces the picture surface defect caused by the impact of abrasive grains. Finishing is carried out by introducing into the processing zone of the final petal packs an increase in the pressure of COTS and its pressure supply through the channels in the circle housing, which leads to an improvement in the conditions of physicochemical interaction in the contact areas. The pressure impact of COTS is a controlled force loading of the workpiece surface to be treated. In this way, favorable processing conditions are provided that contribute to the achievement of improved surface quality characteristics of the part.

По имеющимся у автора сведениям, совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". According to the information available to the author, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention is not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

По мнению автора, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупность признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень". According to the author, the essence of the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since the above effect on the obtained technical result is not revealed from him - a new property of the object - a set of features that distinguish the claimed invention from the prototype, which allows us to conclude its compliance with the criterion of "inventive step".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе может быть многократно использована в машиностроении при чистовой абразивной обработке с получением технического результата, заключающегося в улучшении условий контакта в зоне обработки и эффективности воздействия на обрабатываемый материал, обусловливающего обеспечение достижения поставленной цели - повышения качества поверхности, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость". The set of essential features characterizing the essence of the invention, in principle, can be repeatedly used in mechanical engineering during abrasive finishing to obtain a technical result, which consists in improving the contact conditions in the processing zone and the effectiveness of the impact on the processed material, which determines the achievement of the goal - improving surface quality, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображена принципиальная схема осуществления способа: на фиг. 1 - этап черновой обработки; на фиг. 2 - этап чистовой обработки. The invention is illustrated by graphic materials, which depict a schematic diagram of the method: in FIG. 1 - stage roughing; in FIG. 2 - finishing step.

Лепестковым кругом 1 последовательно выполняют черновую и чистовую обработку заготовки 2. Черновую обработку осуществляют всухую жестко закрепленными черновыми пакетами 3 лепестков. Чистовую обработку осуществляют упруго установленными чистовыми пакетами 4 лепестков, чередующихся с черновыми пакетами в окружном направлении. Чистовые пакеты выдвигают, не изменяя скорости вращения инструмента, путем напорной подачи СОТС 5 при повышенным давлении p₂ > p₁ через каналы в корпусе круга.Petal circle 1 consistently perform roughing and finishing processing of the workpiece 2. Roughing is carried out with dry rigidly fixed draft packets of 3 petals. Finishing is carried out by elastically installed finishing packages of 4 petals, alternating with draft packages in the circumferential direction. Finishing packages are put forward without changing the speed of rotation of the tool, by means of a pressure supply of COTS 5 at an increased pressure p ₂ > p ₁ through channels in the circle body.

Как показали результаты опытной проверки, при использовании заявляемого способа обеспечивается достижение следующих показателей. Абразивной обработке подвергали образцы, выполненные из титанового сплава ВТ22, HRC_э35...38 с исходной шероховатостью R_а = 2,5 мкм. Для черновой обработки применяли шлифовальную шкурку 14А40ПСФЖА, для чистовой - 14А6ПСФЖА по ГОСТ 13344-79. Скорость инструмента составляла ω = 100 с^-1. Выдвижение чистовых пакетов лепестков осуществляли напорной подачей СОТС под давлением в 2...2,2 атм через каналы в корпусе инструмента. В качестве СОТС использовали 3%-ый раствор продукта Укринол-1. Установлено достижение шероховатости поверхности образцов, соответствующей значениям R_а = 0,42...0,46 мкм. Использование способа - прототипа позволило достигнуть шероховатости с R_а ≥ 0,63 мкм.As shown by the results of the pilot verification, when using the proposed method, the following indicators are achieved. Samples made of titanium alloy VT22, HRC _e 35 ... 38 with an initial roughness R _a = 2.5 μm were subjected to abrasive treatment. For roughing, grinding sand 14A40PSFZHA was used, for finishing - 14A6PSFZHA according to GOST 13344-79. The tool speed was ω = 100 s ^-1 . The extension of the final petal packs was carried out by the pressure supply of COTS under a pressure of 2 ... 2.2 atm through the channels in the tool body. As SOTS, a 3% solution of the Ukrinol-1 product was used. It was found that the surface roughness of the samples corresponding to the values of R _a = 0.42 ... 0.46 μm. Using the prototype method allowed to achieve a roughness with R _a ≥ 0.63 μm.

Согласно данным проведенных экспериментов, заявляемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении с прототипом обладает таким преимуществом, как возможностью повысить качество поверхности детали в 1,37...1,50 раза. According to the data of the experiments, the claimed invention can be used in the national economy and in comparison with the prototype has the advantage of being able to improve the surface quality of the part by 1.37 ... 1.50 times.

Заявляемый "способ абразивной обработки" представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволит обеспечить внедрение новой технологии, позволяющей эффективно обрабатывать с высоким качеством трудно обрабатываемые материалы. The inventive "method of abrasive processing" is of significant interest to the national economy, as it will ensure the introduction of a new technology that allows you to efficiently process hard materials with high quality.

Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды. The claimed solution does not adversely affect the state of the environment.

Claims

The method of abrasive treatment, including sequential roughing and finishing with one blade abrasive wheel with alternating in the circumferential direction rigidly fixed draft and elastically mounted retractable finishing packages of the petals, characterized in that the finishing is carried out without changing the speed of rotation of the tool, and the finishing packages of the petals are advanced by increasing pressure of the lubricating-cooling technological medium and its pressure supply to the treatment zone through channels in the circle body.