RU2190515C1

RU2190515C1 - Method for continuous dressing and hydroabrasive cleaning of working surface of grinding disc

Info

Publication number: RU2190515C1
Application number: RU2001105554A
Authority: RU
Inventors: Е.С. Киселев; Д.В. Тартас
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: machine engineering, namely, metal cutting, grinding blanks, mainly of hard-to-form materials. SUBSTANCE: method comprises steps of feeding cutting fluid through nozzle to contact zone of diamond roller with grinding disc and to gap between working surface of grinding disc and inner surface of damper with protrusions. Damper is mounted on the same lever as diamond dressing roller at predetermined gap relative to grinding disc. Cutting fluid mixed with free abrasive material created at dressing grinding disc by means of diamond roller falls onto protrusions of damper and deflects from them, then it strikes upon working surface of grinding disc for cleaning it from stuck particles of metal and grinding waste materials. It lowers wear of abrasive and dressing tools, reduces thermic stresses at grinding process. EFFECT: enhanced efficiency of dressing and cleaning working surface of grinding disc, increased useful life period of disc, improved quality of ground blank surfaces. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, касается обработки материалов резанием и может быть использовано при шлифовании заготовок преимущественно из труднообрабатываемых материалов. The invention relates to the field of mechanical engineering, relates to the processing of materials by cutting and can be used when grinding workpieces mainly from hard-to-work materials.

Известен гидроаэродинамический способ подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), в котором СОЖ подается через специальное сопло с рифленой заслонкой, которая расположена с зазором между рабочей поверхностью круга и внутренней стенкой заслонки. Между внутренней стенкой сопла и рабочей поверхностью круга создается клиновидная полость, в которую с возрастающей скоростью воздушные потоки нагнетают подводимую жидкость. Поток СОЖ в зазоре контактирует с рабочей поверхностью круга, отражаясь от которой попадает на рифленую заслонку и снова направляется на рабочую поверхность круга, очищает ее и затем направляется в зону шлифования. В результате этого возникают кавитационные процессы, способствующие интенсивной очистке круга. Сущность способа заключается в использовании воздушных потоков, генерируемых вращающимся шлифовальным кругом, для очистки круга и повышения скорости движения потока СОЖ относительно его рабочей поверхности и заготовки (см. патент США 3616577, опубл. 2.11.1971). Known hydroaerodynamic method of supplying a cutting fluid (coolant), in which the coolant is supplied through a special nozzle with a corrugated damper, which is located with a gap between the working surface of the circle and the inner wall of the damper. A wedge-shaped cavity is created between the inner wall of the nozzle and the working surface of the circle, into which air flows pump the supplied fluid with increasing speed. The coolant flow in the gap is in contact with the working surface of the wheel, reflecting from which it enters the corrugated damper and again goes to the working surface of the circle, cleans it and then goes to the grinding zone. As a result of this, cavitation processes occur that contribute to intensive cleaning of the circle. The essence of the method is to use air flows generated by a rotating grinding wheel to clean the wheel and increase the speed of the coolant stream relative to its working surface and the workpiece (see US patent 3616577, publ. 2.11.1971).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе эффект от применения СОЖ с увеличением наработки шлифовального круга при обработке заготовок из труднообрабатываемых материалов при тяжелых режимах шлифования значительно снижается. Кроме того, по мере износа шлифовального круга увеличивается зазор между рабочей поверхностью круга и заслонкой, что снижает вероятность протекания кавитационных процессов, а следовательно, эффективность очистки, поэтому необходимы дополнительные устройства, обеспечивающие поддержание требуемого зазора. Это ведет к увеличению силовой и тепловой напряженности процесса шлифования, к значительному снижению периода стойкости шлифовального круга, ухудшению качества обрабатываемых поверхностей заготовки. 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, the effect of the use of coolant with an increase in grinding wheel operating time when processing workpieces from hard-to-handle materials under heavy grinding conditions is significantly reduced. In addition, as the grinding wheel wears, the gap between the working surface of the wheel and the flap increases, which reduces the likelihood of cavitation processes and, consequently, the cleaning efficiency, therefore additional devices are needed to maintain the required clearance. This leads to an increase in the power and thermal tension of the grinding process, to a significant reduction in the durability of the grinding wheel, and to a deterioration in the quality of the workpiece’s machined surfaces.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ правки шлифовального круга с одновременной гидроабразивной очисткой его рабочей поверхности, в котором между зоной правки и соплом для подачи СОЖ к зоне правки, создающим гидрозаслон, образуется жидкостная ванна с находящимися в ней свободными абразивными зернами и их осколками (свободный абразив), образующимися при правке (см. авт. свид. 1673415, кл. В 24 В 53/00, 1991), принятый за прототип. The closest method of the same purpose to the claimed invention according to the totality of features is the method of dressing the grinding wheel with simultaneous waterjet cleaning of its working surface, in which a liquid bath is formed between the dressing zone and the coolant nozzle to the dressing zone, which creates a water barrier, with free abrasive grains and their fragments (free abrasive) formed during dressing (see ed. certificate 1673415, class B 24 V 53/00, 1991), adopted as a prototype.

Свободный абразив, образующийся в зоне правки, вместе с СОЖ направляют в зазор между рабочей поверхностью круга и торцом ультразвукового волновода. При этом в жидкостной ванне возбуждают ультразвуковые колебания, вызывая в ней кавитацию. The free abrasive formed in the dressing zone, together with the coolant, is sent to the gap between the working surface of the circle and the end face of the ultrasonic waveguide. In this case, ultrasonic vibrations are excited in the liquid bath, causing cavitation in it.

Указанный свободный абразив, находящийся в рабочем зазоре, ударяясь о рабочую поверхность круга под действием вибрирующего торца волновода, оказывает ударно-разрушающее воздействие на связку и вершины абразивных зерен, что ведет к образованию дополнительных режущих кромок на вершинах зерен круга и, кроме того, обеспечивает удаление с рабочей поверхности круга слабозакрепленных (дефектных) зерен и налипов металла, сошлифованного с заготовки. The specified free abrasive located in the working gap, striking the working surface of the circle under the action of the vibrating end of the waveguide, has a shock-destructive effect on the ligament and the tops of the abrasive grains, which leads to the formation of additional cutting edges on the tops of the grains of the circle and, in addition, provides removal from the working surface of a circle of weakly fixed (defective) grains and adherents of metal polished from a workpiece.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе по мере правки круга увеличивается зазор между ультразвуковым волноводом и рабочей поверхностью круга, так как волновод и правящий инструмент не связаны между собой. Вследствие этого интенсивность кавитации, а следовательно, гидроабразивной очистки с течением времени уменьшается. Необходимость магнитострикционного преобразователя, соединенного с волноводом, и ультразвукового генератора существенно усложняет реализацию данного способа даже при наличии следящей системы для поддержания рабочего зазора между торцом волновода и рабочей поверхностью круга в пределах 0,3±0,15 мм и увеличивает сроки его окупаемости. For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype, the known method increases the gap between the ultrasonic waveguide and the working surface of the circle as the circle is corrected, since the waveguide and the ruling tool are not interconnected. As a result, the intensity of cavitation, and consequently, waterjet cleaning, decreases over time. The need for a magnetostrictive transducer connected to the waveguide and an ultrasonic generator significantly complicates the implementation of this method even with a tracking system to maintain the working gap between the waveguide end and the working surface of the circle within 0.3 ± 0.15 mm and increases the payback period.

Сущность изобретения при реализации его на шлифовальных станках с непрерывной правкой рабочей поверхности круга заключается в следующем. Непрерывная правка и очистка рабочей поверхности шлифовального круга осуществляется при подаче СОЖ в зону контакта круга с алмазным роликом и далее на заслонку с выступами на внутренней поверхности, закрепленную на общем рычаге с алмазным роликом и расположенную на определенном расстоянии от рабочей поверхности круга при том, что свободный абразив, образующийся при правке шлифовального круга алмазным роликом, вместе с СОЖ также попадает на эту заслонку и, отражаясь от нее снова на круг, осуществляет вследствие возникающей кавитации его гидроабразивную очистку от налипов металла. The invention when implemented on grinding machines with continuous dressing of the working surface of the circle is as follows. Continuous dressing and cleaning of the working surface of the grinding wheel is carried out when coolant is fed into the zone of contact of the wheel with the diamond roller and then to the valve with protrusions on the inner surface, mounted on a common lever with a diamond roller and located at a certain distance from the working surface of the wheel despite the fact that the abrasive formed when dressing the grinding wheel with a diamond roller, together with the coolant also falls on this flap and, being reflected from it again on the wheel, carries out due to the cavitation waterjet cleaning of adhered metal.

Технический результат заключается в отсутствии снижения интенсивности кавитации, а следовательно, гидроабразивной очистки по мере правки круга, упрощении конструкции при реализации способа, а также в уменьшении расхода абразивного и правящего инструмента вследствие меньших значений скорости врезной подачи алмазного ролика при непрерывной правке круга, повышении эффективности правки и очистки рабочей поверхности круга. В результате снижается теплосиловая напряженность процесса шлифования, увеличивается период стойкости шлифовального круга, улучшается качество обрабатываемых поверхностей заготовок. The technical result consists in the absence of a decrease in the intensity of cavitation, and consequently, hydroabrasive cleaning as the wheel is straightened, simplification of the design during the implementation of the method, and also in reducing the consumption of abrasive and straightening tools due to lower values of the cut-in feed rate of the diamond roller with continuous straightening of the wheel, increasing the efficiency of dressing and cleaning the working surface of the circle. As a result, the heat-stress intensity of the grinding process decreases, the durability of the grinding wheel increases, and the quality of the workpiece surfaces being machined improves.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе правки круга и очистки его рабочей поверхности используют заслонку с выступами на внутренней поверхности, а подача СОЖ со свободным абразивом на рабочую поверхность круга, образующимся при правке, осуществляется в зазор между кругом и внутренней поверхностью заслонки. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of straightening the circle and cleaning its working surface, a shutter with protrusions on the inner surface is used, and coolant with free abrasive is supplied to the working surface of the circle formed during dressing in the gap between the circle and the inner flap surface.

Тот факт, что подача СОЖ и попадание свободного абразива, образующегося при правке шлифовального круга алмазным роликом, осуществляется непосредственно на круг, многократно отражаясь от внутренней рифленой поверхности заслонки, приводит к снижению расхода абразивного и правящего инструментов за счет появляющейся возможности снижения скорости врезной подачи правящего ролика при правке круга, снижению засаливания рабочей поверхности круга за счет более полной очистки абразивных зерен, находящихся на значительном расстоянии от условной наружной поверхности круга. В отличие от прототипа при реализации изобретения зазор между кругом и вызывающей кавитацию заслонкой не увеличивается, так как заслонка связана с роликом, выполняющим правку круга, что обеспечивает протекание интенсивных процессов, способствующих эффективной очистке рабочей поверхности шлифовального круга в течение всего времени его работы. The fact that coolant is supplied and free abrasive is formed when dressing the grinding wheel with a diamond roller is carried out directly on the wheel, repeatedly reflected from the internal corrugated surface of the flap, which reduces the consumption of abrasive and ruling tools due to the possibility of reducing the mortise feed rate of the ruling roller when editing a circle, reducing the salting of the working surface of the circle due to a more complete cleaning of abrasive grains located at a considerable distance from the conventional oh the outer surface of the circle. In contrast to the prototype, when the invention is implemented, the gap between the wheel and the cavitation-causing flap does not increase, since the flap is connected to the wheel that corrects the wheel, which ensures the occurrence of intensive processes that effectively clean the working surface of the grinding wheel during its entire operation.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили 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, позволило 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, made it possible to establish a set of significant distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant 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, присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;
- замена какой-либо части 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 (упрощения, уменьшения массы, габаритов 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 has not been revealed from the prior art determined by the essential features to achieve a technical result, in particular, the following transformations are not provided for by the claimed invention:
- the addition of a known means by any known part, attached to it according to known rules, to achieve a technical result, in respect of which the effect of such an addition is established;
- replacement of any part 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 the function due to its presence and the achievement of the usual result for such exclusion (simplification, reduction of weight, size, 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;
- creating a tool consisting of known parts, the choice of which and the connection 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 connections between them.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении 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 a quantitative characteristic (s), the presentation of such signs in relationship or a change in its appearance. 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 characteristics 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".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема устройства. The invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of a device.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением технического результата. Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining a technical result.

СОЖ поступает через сопло 1 в зону контакта круга 4 с алмазным роликом 5 и далее на внутреннюю поверхность заслонки 2 с выступами, закрепленную на общем рычаге 3 с алмазным роликом 5 и расположенную на определенном расстоянии от рабочей поверхности круга 4, а свободный абразив, образующийся при правке шлифовального круга 4 алмазным роликом 5, также попадает на внутреннюю поверхность заслонки 2. Смесь СОЖ со свободным абразивом, попадая на выступы заслонки, отражается от них, ударяется после этого о рабочую поверхность круга и тем самым очищает ее от налипших частичек металла и отходов шлифования. The coolant enters through the nozzle 1 into the contact zone of the circle 4 with the diamond roller 5 and then to the inner surface of the damper 2 with protrusions, mounted on a common lever 3 with the diamond roller 5 and located at a certain distance from the working surface of the circle 4, and the free abrasive formed when dressing the grinding wheel 4 with a diamond roller 5 also gets on the inner surface of the shutter 2. A mixture of coolant with a free abrasive, getting on the protrusions of the shutter, is reflected from them, then hits the working surface of the wheel and thereby cleans it e from adhering metal particles and grinding waste.

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 на операциях шлифования заготовок;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте 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 for grinding workpieces;
- for the claimed method in the form described in the independent claim, 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

A method of continuous dressing with hydroabrasive cleaning of the working surface of the grinding wheel, including the supply of cutting fluid through the nozzle into the zone of contact of the wheel with a diamond dressing roller with its subsequent entry into the gap between the working surface of the wheel and the inner surface of the valve for waterjet cleaning with a mixture of coolant with a free abrasive formed during dressing, characterized in that the shutter is used with protrusions on the inner surface and is connected to the diamond dressing roller through twom of the common lever, and hydroabrasive cleaning of the circle is carried out by the mixture reflected from the protrusions.