RU2183546C2 - Method of additive grinding - Google Patents
Method of additive grinding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2183546C2 RU2183546C2 RU2000122684/02A RU2000122684A RU2183546C2 RU 2183546 C2 RU2183546 C2 RU 2183546C2 RU 2000122684/02 A RU2000122684/02 A RU 2000122684/02A RU 2000122684 A RU2000122684 A RU 2000122684A RU 2183546 C2 RU2183546 C2 RU 2183546C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- abrasive
- machining
- grinding
- stages
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области механической обработки алмазно-абразивным инструментом со связанным зерном и может быть использовано в различных областях, в частности, при обработке узколенточных высокоточных поверхностей типа лезвия микротомных ножей. The invention relates to the field of machining with a diamond-abrasive tool with bound grain and can be used in various fields, in particular, in the processing of narrow-band high-precision surfaces such as microtome knife blades.
Известен способ абразивной обработки на основе аддитивно-адаптивного удаления припуска комплектом сборных торцевых инструментов в несколько этапов [1] , когда общий припуск делят на дискретные припуски, величины которых назначают в зависимости от усилия прижима инструментов. Однако этот способ предназначен для шлифования деталей, размер которых соизмерим или кратен размеру рабочей поверхности абразивного инструмента. Поэтому способ малоэффективен при шлифовании длинномерных деталей. There is a method of abrasive processing based on additive-adaptive removal of allowance with a set of prefabricated end tools in several stages [1], when the total allowance is divided into discrete allowances, the values of which are assigned depending on the clamping force of the tools. However, this method is intended for grinding parts whose size is comparable to or a multiple of the size of the working surface of the abrasive tool. Therefore, the method is ineffective when grinding long parts.
Изобретение направлено на повышение качества шлифованных поверхностей. The invention is aimed at improving the quality of polished surfaces.
Это достигается тем, что проводят поэтапное аддитивное удаление припуска комплектом сборных шлифовальных замкнутых абразивных контуров, для чего деталь, перемещающуюся через центр инструмента, располагают под углом 1-7o к дискретной плоскости резания, а обработку начинают внутренним абразивным контуром, скорость резания которого в 1,3-2,0 раза меньше, а усилие прижима в 1,2-1,6 раз больше, чем эти параметры у наружного абразивного контура, и на всех этапах выдерживают одинаковые значения функций, оценивающих условия контактного динамического взаимодействия инструмента с деталью, причем количественно их рассчитывают по формулам (1), сравнивают и, варьируя технологическими параметрами, достигают равенства функций на всех этапах обработки.This is achieved by the fact that a gradual additive removal of the allowance is carried out by a set of prefabricated grinding closed abrasive contours, for which the part moving through the center of the tool is positioned at an angle of 1-7 o to the discrete cutting plane, and the treatment is started with an internal abrasive contour, the cutting speed of which is 1 , 3-2.0 times less, and the clamping force is 1.2-1.6 times more than these parameters of the external abrasive circuit, and at all stages they maintain the same values of functions that evaluate the conditions of contact dynamic the interaction of the tool with the part, and quantitatively they are calculated by the formulas (1), compared and, varying the technological parameters, achieve equal functions at all stages of processing.
На фигуре 1 показана схема взаимоположения детали и инструмента при съеме припуска. Обозначено: ВРК и НРК - соответственно абразивный внутренний и внешний рабочий контур, а соответствующие им этапы это - I и II. Скорость резания на этапах: I это V1 ВРК и II - V2 НРК. Усилия прижима: общее F0, на контурах соответственно: I - F1 и II - F2. Скорость подачи детали SП. Общая глубина шлифования -t. B1 и В2 - ширина абразивных контуров ВРК и НРК. Угол между деталью и рабочей поверхностью инструмента - φ. Диаметры замкнутых контуров: BPК-D1, НРК-D2.The figure 1 shows a diagram of the relationship between the part and the tool when removing stock. Designated: VRK and NRK - respectively, the abrasive internal and external working circuit, and the corresponding stages are I and II. The cutting speed in stages: I is V 1 VRK and II - V 2 NRK . Clamping forces: total F 0 , on the contours, respectively: I - F 1 and II - F 2 . Part feed speed S P The total grinding depth is -t. B 1 and B 2 - the width of the abrasive contours of the WRC and NRC. The angle between the part and the working surface of the tool is φ. Diameters of closed loops: BPK-D 1 , NRK-D 2 .
Обоснование способа шлифования и пример его реализации. Процессом обработки управляют посредством варьирования характеристиками инструмента и элементами режима резания [2] . Особо эффективен инструмент из подвижных абразивных вставок, упругость основания которых взаимосвязана с величиной зернистости зерен абразива [3]. Однако из-за хаотичного съема припуска этот способ обработки (и инструмент) нельзя применять для заточки узколенточных поверхностей, но идею следует использовать. Поэтому при многоэтапной обработке с использованием различных абразивных контуров предлагается следующее. На первом этапе в контуре НРК используют абразивы с размерами зерен d3= 160/125 мкм или 125/100 мкм, или 80/60 мкм и др. Причем эти зерна расположены в "мягкой" связке, например, более мягкой, чем металлическая связка на медно-оловянной основе, которую используют в абразивном контуре, предназначенном для второго этапа обработки. На II этапе размеры зерен абразивов составляют d3=60/40 мкм, 40/28 мкм или 20/14 мкм и др.Justification of the grinding method and an example of its implementation. The processing process is controlled by varying the characteristics of the tool and the elements of the cutting mode [2]. Particularly effective is a tool made of movable abrasive inserts, the elasticity of the base of which is interconnected with the grain size of the abrasive grains [3]. However, due to the chaotic removal of the allowance, this processing method (and the tool) cannot be used for sharpening narrow-band surfaces, but the idea should be used. Therefore, in multi-stage processing using various abrasive contours, the following is proposed. At the first stage, abrasives with grain sizes d 3 = 160/125 μm or 125/100 μm, or 80/60 μm, etc. are used in the NQF loop. Moreover, these grains are located in a “soft” bond, for example, softer than a metal bond on a copper-tin base, which is used in an abrasive circuit for the second processing step. At stage II, the grain sizes of the abrasives are d 3 = 60/40 μm, 40/28 μm or 20/14 μm, etc.
Непременным условием стабильного качества обработки на всей поверхности детали является идентичность условий динамического воздействия любого абразивного контура, т.е. условия контакта детали и инструмента на любом этапе обработки должны быть одинаковы или близки. An indispensable condition for a stable quality of processing on the entire surface of the part is the identity of the dynamic conditions of any abrasive contour, i.e. the contact conditions of the part and tool at any stage of processing should be the same or close.
Управлять условиями контактного взаимодействия можно, используя технологические параметры процесса шлифования. К ним относятся: скорость резания Vp, усилие прижима Fo детали к инструменту, В - ширина абразивного слоя, Sn - скорость подачи детали, t - глубина шлифования, угол φ наклона детали и плоскости резания инструмента, а также характеристики абразивного слоя (d3, вид связки, характер макротопологии рабочей поверхности (РП) инструмента, т. е. сплошная или прерывистая (ПРП), которые можно учесть, введя коэффициент Кn) и физико-механические свойства материала МСВ обрабатываемой детали, например микротвердость и т.п.You can control the conditions of contact interaction using the technological parameters of the grinding process. These include: the cutting speed V p , the pressing force F o of the part to the tool, B is the width of the abrasive layer, S n is the feed speed of the part, t is the grinding depth, the angle of inclination of the part and the cutting plane of the tool, as well as the characteristics of the abrasive layer ( d 3 , the type of bundle, the nature of the macroscopic topology of the working surface (RP) of the tool, i.e., solid or intermittent (PRP), which can be taken into account by entering the coefficient K n ) and the physicomechanical properties of the material M CB of the workpiece, for example, microhardness and t .P.
Между собой вышеуказанные параметры имеют сложные взаимосвязи, которые трудно описать. Известен набор показателей, называемый обрабатываемостью материала шлифованием [2] . Это совокупность свойств, таких как съем материала в минуту, силы и температура шлифования, удельный расход круга и т.п. Однако их трудно связать воедино. Between themselves, the above parameters have complex relationships that are difficult to describe. A known set of indicators called material processability grinding [2]. This is a combination of properties, such as material removal per minute, grinding force and temperature, specific wheel consumption, etc. However, they are difficult to tie together.
Существует универсальный комплексный показатель контактного взаимодействия объектов технической системы деталь-инструмент-среда, названный показатель контактной обрабатываемости шлифованием [4]. Однако в известном виде он не учитывает кинематику процесса шлифования и роль абразивного пространства. Но его модификация и внесенные коррективы, отражающие учет кинематической схемы обработки, приемлемы для описания процессов шлифования в обобщенной форме. There is a universal comprehensive indicator of the contact interaction of objects of the technical system part-tool-environment, called the indicator of contact machinability by grinding [4]. However, in a known form, it does not take into account the kinematics of the grinding process and the role of abrasive space. But its modification and the introduced adjustments reflecting the consideration of the kinematic processing scheme are acceptable for describing grinding processes in a generalized form.
Если сгруппировать свойства обрабатываемой детали, а также скорость и схему удаления дискретного припуска, учесть проделываемую работу, то можно получить оценочную функцию условий контактного взаимодействия детали и инструмента, которую назовем fофвор. Ее значения с учетом вышеуказанных обозначений вычисляют по следующей формуле:
Технологические параметры, входящие в первый сомножитель формулы, можно варьировать, тем самым достигать для контуров ВРК и НРК одинаковых численных значений fофвор. При этом суммарные условия динамического воздействия инструмента и процесса обработки будут равны, хотя их составляющие (скорость резания Vp, усилия прижима Fо, аддитивные значения t, номинальные для НРК и ВРК) несколько отличаются на каждом из этапов. Коэффициент Кn учитывает соотношение жесткости абразивных контуров с зернистостью абразивов и видом связки. Ширина рабочей части замкнутого абразивного контура стандартная (5, 10, 15, 20 мм), поэтому следует исходить из этих значений, но если они различны, то это сказывается на первом сомножителе. Хотя в процессе обработки все параметры не меняют своих значений. Их выбирают, когда сравнивают между собой fофвор, вычисленные по формуле для ВРК и НРК, и достигают равенства варьированием параметров первого сомножителя, т.е. в итоге имеем:
Диапазоны варьирования таковы. Скорость резания V1 и V2 взаимосвязаны между собой условиями динамического воздействия и конструктивными условиями. Стандартные шлифовальные круги имеют размеры от φ50 до φ250мм. Оптимальное соотношение между V1 и V2 при таких конструкциях составляет 1,3...2,0 раза. Это целесообразно также с позиции необходимости соблюдения на ВРК и НРК баланса температурно-силовых параметров, что достигается при различии скоростей резания порядка 50% [2].If we group the properties of the workpiece, as well as the speed and the removal scheme of the discrete allowance, taking into account the work being done, we can obtain an estimated function of the conditions of contact interaction of the part and the tool, which we will call f off . Its values, taking into account the above notation, are calculated by the following formula:
The technological parameters included in the first factor of the formula can be varied, thereby achieving the same numerical values of f off for the circuits of the RCS and the RCS . In this case, the total conditions of the dynamic impact of the tool and the machining process will be equal, although their components (cutting speed V p , pressing forces F о , additive values of t, nominal for NRK and VKR) are slightly different at each stage. The coefficient K n takes into account the ratio of the rigidity of the abrasive contours with the granularity of the abrasives and the type of bond. The width of the working part of the closed abrasive contour is standard (5, 10, 15, 20 mm), so you should proceed from these values, but if they are different, then this affects the first factor. Although during processing, all parameters do not change their values. They are selected when f offor , calculated by the formula for the WRC and NQF , is compared with each other, and they reach equality by varying the parameters of the first factor, i.e. in the end we have:
The ranges of variation are as follows. The cutting speed V 1 and V 2 are interconnected by dynamic impact conditions and design conditions. Standard grinding wheels have sizes from φ50 to φ250mm. The optimal ratio between V 1 and V 2 with such designs is 1.3 ... 2.0 times. It is also advisable from the point of view of the need to observe the balance of temperature and power parameters at the air-tight water heater and air-tight air heater, which is achieved with a difference in cutting speeds of the order of 50% [2].
Усилия прижима Fo определяют исходя из условий стабильного разрушения (съема, деформирования) структуры материала детали, а также с учетом конструкции детали и величины температурно-силовых параметров в зоне контакта детали и инструмента. Экспериментально установлено, что для высокопрочных сталей диапазон усилий прижима составляет 5-500Н, но наиболее приемлем диапазон 10-300Н.The clamping forces F o are determined based on the conditions of stable destruction (removal, deformation) of the structure of the material of the part, as well as taking into account the design of the part and the magnitude of the temperature and force parameters in the contact zone of the part and tool. It was experimentally established that for high-strength steels the range of clamping forces is 5-500N, but the most acceptable range is 10-300N.
Значения угла φ наклона детали к дискретной плоскости резания инструмента ограничены следующими факторами. На стандартном оборудовании точность выстанавливания угла составляет 1o±(20'... 30'). При этом снимаемый припуск определяется шириной узколенточной поверхности (это 0,5-2,0 мм и более). Величина съема составляет до 0,6-0,25 мм. При величине угла φ = 6-8° получаемая поверхность превышает размеры узколенточной, более того, проведение процесса становится затруднительно, так как нарушаются пропорции номинальных глубин на этапах. Обычно это: на I этапе tн I≈(0,6-0,8)t, на II этапе tн II≈(0,4-0,2)t.The values of the angle φ of the tilt of the part to the discrete cutting plane of the tool are limited by the following factors. On standard equipment, the accuracy of the angle is 1 o ± (20 '... 30'). In this case, the removed allowance is determined by the width of the narrow tape surface (this is 0.5-2.0 mm or more). The amount of removal is up to 0.6-0.25 mm. When the angle ϕ = 6–8 °, the resulting surface exceeds the size of the narrow strip, moreover, the process becomes difficult, since the proportions of the nominal depths at the stages are violated. Usually it is: at stage I t n I ≈ (0.6-0.8) t, at stage II t n II ≈ (0.4-0.2) t.
Остальные параметры устанавливают экспериментально или используют литературные данные. The remaining parameters are set experimentally or use literature data.
Принцип реализации способа. Движущаяся со скоростью Sп, расположенная под углом φ к HRK и ВРК заготовка выставлена так, что ее общий припуск t разбит на tн I и tн II. На деталь воздействует постоянная сила Fо, прижимающая ее к сборному инструменту. Вступая в контакт с ВРК, на I этапе в системе устанавливается усилие прижима F1. Работающие по жестко-упругой схеме съема, крупнозернистые абразивы удаляют до 80% суммарного припуска. На II этапе снимается остальной припуск. Благодаря меньшей жесткости системы деталь-инструмент, но большей "твердости" рабочего контура НРК (т.к. выше микротвердость связки и меньше зернистость абразива), в системе сохраняется схема жестко-упругого съема припуска. Однако на этом этапе действие НРК уподоблено выглаживающему и выхаживающему эффектам, осуществляемым с повышенными скоростями резания. Благодаря этому снижается микрогеометрия обрабатываемой поверхности и ее волнистость, улучшается плоскостность узколенточной поверхности.The principle of the method. A workpiece moving at a speed of S p located at an angle φ to HRK and WRC is set so that its total allowance t is divided into t n I and t n II . A constant force F о acts on the part, pressing it to the assembly tool. Having come into contact with the WRC, at stage I, the clamping force F 1 is set in the system. Coarse-grained abrasives working according to a rigid-elastic removal pattern remove up to 80% of the total allowance. In stage II, the rest of the stock is removed. Due to the lower stiffness of the part-tool system, but the greater “hardness” of the NRF contour (since the microhardness of the binder is higher and the abrasive is less granular), the scheme of rigid-elastic stock removal is saved in the system. However, at this stage, the action of the NQF is likened to the smoothing and nursing effects carried out with increased cutting speeds. Due to this, the microgeometry of the treated surface and its waviness are reduced, and the flatness of the narrow tape surface is improved.
Сравнительные испытания показали преимущества предлагаемого способа шлифования. Так, проведение заточки специальных микротомных ножей по схеме аддитивного шлифования позволяет отказаться от последующих доводочных операций. При этом за 10-18 секунд (в зависимости от длины ножа) получают высококачественную поверхность, микрогеометрия которой составляет величину Ra= 0,6-1,0 мкм. Традиционные способы заточки требуют 35-40 с времени и обеспечивают лишь Ra=0,8-1,25 мкм. Варьированием режимов обработки и характеристик инструмента с использованием критерия fофовор гарантированно достигают микрогеометрию поверхности ножа не хуже Ra=0,16 мкм. Способ аддитивного шлифования прост в реализации. В работе можно использовать стандартные инструменты-круги; лишь некоторой модернизации требует оборудование.Comparative tests showed the advantages of the proposed grinding method. So, sharpening special microtome knives according to the additive grinding scheme allows you to abandon subsequent finishing operations. At the same time, in 10-18 seconds (depending on the length of the knife), a high-quality surface is obtained whose microgeometry is R a = 0.6-1.0 μm. Traditional sharpening methods require 35-40 s of time and provide only R a = 0.8-1.25 microns. By varying the processing regimes and characteristics of the tool using the criterion f ofovor, the microgeometry of the knife surface is guaranteed to reach no worse than R a = 0.16 μm. The additive grinding method is simple to implement. You can use standard circle tools in your work; only some modernization requires equipment.
Используемые источники
1. Патент РФ, 2118248 В 24 В 7/04, 1998. Старов В.Н. Бюл. 24.Sources used
1. Patent of the Russian Federation, 2118248 V 24 V 7/04, 1998. Starov V.N. Bull. 24.
2. SU. a.c. 1077771 В 24 Д 5/06, 1984. Старов В.Н. и др. Бюл. 9. 2. SU. a.c. 1077771 B 24 D 5/06, 1984. Starov V.N. et al. Bull. 9.
3. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. - М.: Машиностроение, 1974. - 320 с. 3. Maslov E.N. Theory of grinding materials. - M.: Mechanical Engineering, 1974. - 320 p.
4. Старов В. Н. Особенности финишной обработки неметаллов и показатели контактной обрабатываемости материалов шлифованием. - М.: Деп. во ВИНИТИ, 1996. - 14 с. 1013-В 96. 4. Starov V. N. Features of the finishing processing of non-metals and indicators of contact machinability of materials by grinding. - M .: Dep. in VINITI, 1996. - 14 p. 1013-B 96.
Claims (1)
где fОФВОР - оценочная функция условий контактного взаимодействия;
Кn - коэффициент, учитывающий характеристики инструмента;
t - глубина шлифования;
В - ширина абразивного слоя;
Fo - усилие прижима детали к инструменту;
Vp - скорость резания;
φ - угол наклона детали к плоскости резания инструмента;
Sп - скорость подачи детали;
Мсв - свойства материала детали,
сравнивают их и, варьируя технологическими параметрами Кn, t, B, Fo и Vp, достигают равенства значений fОФВОР на этапах обработки.The method of additive grinding by phased removal of the workpiece material with a set of end-use prefabricated tools consisting of external and internal abrasive contours, in which the total allowance is divided into discrete allowances depending on the pressure of the tool, and the part is moved through the middle of the abrasive contours, characterized in that the part is placed under 1-7 o angle to a discrete plane of the tool, and its processing is started abrasive inner contour cutting speed which at 1.3-2.0 times less effort and Presser and 1.2-1.6 times greater than those parameters of the outer contour of the abrasive, and maintained at all stages of the same conditions of contact interaction tool with the workpiece, which is calculated by the formula:
where f OFVOR - the estimated function of the conditions of contact interaction;
K n - coefficient taking into account the characteristics of the tool;
t is the grinding depth;
B is the width of the abrasive layer;
F o - the pressure of the parts to the tool;
V p - cutting speed;
φ is the angle of inclination of the part to the cutting plane of the tool;
S p - the feed speed of the part;
M St. - the properties of the material details
compare them and, varying the technological parameters K n , t, B, F o and V p , achieve the equality of the values of f OFVOR at the processing stages.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000122684/02A RU2183546C2 (en) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | Method of additive grinding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000122684/02A RU2183546C2 (en) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | Method of additive grinding |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2183546C2 true RU2183546C2 (en) | 2002-06-20 |
RU2000122684A RU2000122684A (en) | 2002-08-20 |
Family
ID=20239641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000122684/02A RU2183546C2 (en) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | Method of additive grinding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2183546C2 (en) |
-
2000
- 2000-08-29 RU RU2000122684/02A patent/RU2183546C2/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6161990A (en) | Cutting insert with improved flank surface roughness and method of making the same | |
US7101263B2 (en) | Flank superabrasive machining | |
Pal et al. | Development and performance evaluation of monolayer brazed cBN grinding wheel on bearing steel | |
US4930486A (en) | Blade cutting method for hard brittle material | |
CA1217926A (en) | Cutting insert with means for simultaneously removing a plurality of chips | |
Mukhopadhyay et al. | Laser dressing of grinding wheels-a review | |
KR20040084641A (en) | Point superabrasive machining of nickel alloys | |
RU2183546C2 (en) | Method of additive grinding | |
CN104669071B (en) | A kind of polishing processing technique of composite | |
US5193311A (en) | Tools for working non-metallic hard materials | |
Tönshoff et al. | Diamond tools in stone and civil engineering industry-cutting principles, wear and applications | |
Murakawa et al. | An efficient mechanical polishing method for diamond-coated inserts and testing of their performance | |
König et al. | Continuous dressing—dressing conditions determine material removal rates and workpiece quality | |
JPH079349A (en) | Compound abrasive grain tool | |
Vozar et al. | Overview of methods of cutting edge preparation | |
SU751505A1 (en) | Method of producing cutting tool | |
Tawakoli et al. | Advanced Grinding | |
SU1465261A1 (en) | Method of controlling cutting speed in machining with self-sustained vibrations | |
Ghosh et al. | Experimental investigations on grindability of bearing steel under high efficiency deep grinding (HEDG) | |
Holešovsky et al. | Application of New Abrasives and their Quality Parameters | |
JP2002126914A (en) | Cutting tool for high precise machining | |
JPS61100302A (en) | Method of forming land of cutting tool tip made of sintered material of wurtzite structure boron nitride | |
SU1036509A1 (en) | Method of dressing grinding disc by diamond | |
SU1509230A1 (en) | Method of abrasive working | |
JPH06297327A (en) | Grinding method |