RU2205741C1

RU2205741C1 - Grinding apparatus

Info

Publication number: RU2205741C1
Application number: RU2001134632/02A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Худобин; Ю.М. Правиков; Г.Р. Муслина; А.В. Никитин
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-06-10

Abstract

FIELD: machine engineering. SUBSTANCE: apparatus includes two housings mounted on the same disc chuck. On peripheral surface of one housing made of material with negative magnetostriction large-grain abrasive layer is applied. Onto peripheral surface of second housing made of material with positive magnetostriction fine-grain abrasive layer is applied. Large-grain abrasive layer is interrupted one; fine-grain abrasive layer is continuous. EFFECT: enhanced efficiency of grinding. 3 dwg

Description

Изобретение относится к инструментам для обработки металлов и может быть использовано на предприятиях металлообрабатывающей промышленности для эффективной предварительной и окончательной обработки заготовок деталей машин и приборов. The invention relates to tools for metal processing and can be used at enterprises of the metalworking industry for effective preliminary and final processing of workpieces of machine parts and devices.

Известно устройство для шлифования, представляющее собой шлифовальный круг, включающий расположенные по окружности чередующиеся секторы с различной зернистостью (SU, авторское свидетельство 595140, кл. В 24 D 5/14, 1978). В результате применения этого устройства улучшается качество обработанных деталей. A device for grinding, which is a grinding wheel, comprising circumferentially arranged alternating sectors with different grain sizes (SU, copyright 595140, class. 24 D 5/14, 1978). The use of this device improves the quality of the machined parts.

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, является отсутствие возможности управления последовательным участием в резании элементов с различной зернистостью. The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the known device is the inability to control the sequential participation in the cutting of elements with different grain sizes.

Известно устройство для шлифования, представляющее собой комбинированный шлифовальный круг, включающий участки с крупнозернистыми абразивными слоями, закрепленными на корпусе круга, выполненного из материала, обладающего отрицательной магнитострикцией. В корпусе выполнены секторные вырезки, в которых установлены введенные в устройство вставки из материала, обладающего положительной магнитострикцией, несущие мелкозернистый абразивный слой (SU, авторское свидетельство 1255414, кл. В 24 D 17/00,1986). Обработка заготовок таким кругом осуществляется в два этапа. На первом, этапе работают крупнозернистые элементы, образующие прерывистую рабочую поверхность круга при "утопленных" мелкозернистых элементах. На втором этапе обработка осуществляется мелкозернистыми элементами, выдвигаемыми при воздействии магнитного поля на корпус круга и вставки и также образующими прерывистую рабочую поверхность круга. A device for grinding, which is a combined grinding wheel, comprising areas with coarse-grained abrasive layers attached to the body of the wheel, made of a material having negative magnetostriction. Sector cuts are made in the housing, in which inserts made of a material with positive magnetostriction inserted into the device and carrying a fine-grained abrasive layer are installed (SU, copyright certificate 1255414, class B 24 D 17 / 00.1986). Processing of blanks in such a circle is carried out in two stages. At the first stage, coarse-grained elements work, forming a discontinuous working surface of the circle with "recessed" fine-grained elements. At the second stage, the processing is carried out by fine-grained elements advanced by the action of a magnetic field on the body of the circle and insert and also forming an intermittent working surface of the circle.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства шлифовального круга, относится прерывистость процесса шлифования на втором, как правило, окончательном, формирующем выходные качественные характеристики обработанных поверхностей, этапе шлифования. Прерывистость процесса шлифования в этом случае приводит к возрастанию амплитуды колебаний технологической системы, в результате чего снижается точность обработанных деталей вследствие ухудшения шероховатости и увеличения волнистости обработанных поверхностей. The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the known grinding wheel device is the discontinuity of the grinding process at the second, usually final, grinding stage, which forms the output quality characteristics of the treated surfaces. The discontinuity of the grinding process in this case leads to an increase in the amplitude of the oscillations of the technological system, as a result of which the accuracy of the machined parts decreases due to deterioration of the roughness and increase in the undulation of the machined surfaces.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для шлифования, включающее два корпуса, установленные на общей планшайбе, причем на периферийную поверхность корпуса, выполненного из материала с отрицательной магнитострикцией, нанесен крупнозернистый абразивный слой, а на периферийную поверхность корпуса, выполненного из материала с положительной магнитострикцией нанесен мелкозернистый абразивный слой (RU, патент 2153968, кл. B 24 D 5/14, 2000) и принятое за прототип. The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a grinding device comprising two bodies mounted on a common faceplate, with a coarse-grained abrasive layer deposited on the peripheral surface of the body made of negative magnetostrictive material, and on the peripheral surface of the body, made of a material with positive magnetostriction applied fine-grained abrasive layer (RU, patent 2153968, CL B 24 D 5/14, 2000) and adopted as a prototype.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве крупнозернистый абразивный слой непрерывно нанесен на периферийную поверхность круга. Шлифование непрерывной рабочей поверхностью круга на первом (предварительном) этапе цикла шлифования, выполняемое при больших глубинах резания, сопровождается повышенной теплонапряженностью процесса (Якимов А.В. Оптимизация процесса шлифования. М.: Машиностроение, 1975. - 176 с.), приводящей к образованию дефектных поверхностных слоев и участков, глубина которых достигает (40-60) мкм. Это обуславливает необходимость больших (более (40-60) мкм) припусков на окончательном этапе шлифования и соответствующее увеличение длительности этого этапа. The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted for the prototype is that in the known device, a coarse-grained abrasive layer is continuously applied to the peripheral surface of the circle. Grinding with a continuous working surface of the wheel at the first (preliminary) stage of the grinding cycle, performed at large depths of cutting, is accompanied by increased heat stress of the process (Yakimov A.V. Optimization of the grinding process. M .: Mechanical Engineering, 1975. - 176 p.), Leading to the formation defective surface layers and areas whose depth reaches (40-60) microns. This necessitates large (over (40-60) microns) allowances at the final grinding stage and a corresponding increase in the duration of this stage.

Сущность изобретения заключается в следующем. С целью повышения производительности шлифования комбинированными шлифовальными кругами уменьшают припуск, удаляемый на окончательном этапе шлифования, что становится возможным при осуществлении предварительного шлифования крупнозернистым слоем круга с прерывистой рабочей поверхностью. The invention consists in the following. In order to increase grinding performance, combined grinding wheels reduce the allowance removed at the final grinding stage, which becomes possible when preliminary grinding is carried out with a coarse-grained layer of a circle with an intermittent working surface.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении производительности шлифования. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что как и в известном устройстве два шлифовальных круга установлены на общей планшайбе, причем на периферийную поверхность корпуса круга, выполненного из материала с отрицательной магнитострикцией, нанесен крупнозернистый абразивный слой, а на периферийную поверхность корпуса круга, выполненного из материала с положительной магнитострикцией нанесен мелкозернистый абразивный слой. Особенность заключается в том, что крупнозернистый абразивный слой выполнен прерывистым, а мелкозернистый абразивный слой - непрерывным. The technical result of the claimed invention is to increase grinding performance. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that, as in the known device, two grinding wheels are mounted on a common faceplate, with a coarse-grained abrasive layer deposited on the peripheral surface of the wheel body made of negative magnetostrictive material, and on the peripheral surface of the wheel body made A fine-grained abrasive layer is applied from a material with positive magnetostriction. The peculiarity lies in the fact that the coarse-grained abrasive layer is intermittent, and the fine-grained abrasive layer is continuous.

Между отличительными признаками заявляемого изобретения и вышеизложенным техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь: наличие прерывистой рабочей поверхности, образованной крупнозернистыми элементами круга, позволяет снизить теплонапряженность процесса (этапа) предварительного шлифования и, следовательно, уменьшить глубину дефектных поверхностных участков и слоев, которые должны быть удалены на втором этапе цикла шлифования, а тем самым уменьшить припуски на обработку мелкозернистыми элементами. Уменьшение припуска означает снижение машинного времени и соответствующее повышение производительности обработки. Between the distinctive features of the claimed invention and the above technical result, there is the following causal relationship: the presence of an intermittent working surface formed by coarse-grained elements of the circle, allows to reduce the heat stress of the process (stage) of preliminary grinding and, therefore, to reduce the depth of the defective surface sections and layers, which should be removed at the second stage of the grinding cycle, and thereby reduce the allowance for processing fine-grained elements. A reduction in stock means a reduction in machine time and a corresponding increase in machining productivity.

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 аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, 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 an analogue 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 set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant's technical result in the claimed device set forth in the claims.

Следовательно, заявляемое 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 устройства. 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 на достижение технического результата. To verify compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device 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 on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков, представлении таких признаков по взаимосвязи, либо изменении их вида. The described invention is not based on a change in quantitative features, the presentation of such features in relationship, or a change in their appearance.

Следовательно; заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". Consequently; The claimed invention meets the condition of "inventive step".

На чертежах представлено:
на фиг.1 - общий вид устройства для шлифования, совмещенный с разрезом;
на фиг.2 - вид слева комбинированного шлифовального круга, совмещенный с местным разрезом;
на фиг.3 - общий вид устройства при круглом наружном шлифовании заготовки мелкозернистым слоем с продольной подачей (V_к и V_д - соответственно окружные скорости кругов и заготовки; S_t - поперечная (радиальная) подача шлифовального круга; S_o - продольная подача заготовки).The drawings show:
figure 1 - General view of the device for grinding, combined with a cut;
figure 2 is a left view of the combined grinding wheel, combined with a local incision;
figure 3 is a General view of the device during circular external grinding of the workpiece with a fine-grained layer with a longitudinal feed (V _k and V _d are the peripheral speeds of the wheels and the workpiece, respectively; S _t is the transverse (radial) feed of the grinding wheel; S _o is the longitudinal feed of the workpiece) .

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного результата заключаются в следующем. Устройство содержит два шлифовальных круга 1 и 2 (фиг.1), закрепленных на общей планшайбе 3, которая установлена на шпинделе 4. Шлифовальный круг 1 состоит из корпуса, выполненного из магнитострикционного материала, обладающего отрицательной магнитострикцией (например из никеля), на периферии которого с интервалами (прерывисто) нанесен крупнозернистый абразивный слой 5 (величина интервалов между участками крупнозернистого слоя для каждого конкретного круга определяется в зависимости от материала обрабатываемых заготовок, режима шлифования и других параметров в соответствии с методикой, изложенной в работе А.В.Якимова (см. с.2)). Корпус шлифовального круга 2 с непрерывным мелкозернистым абразивным слоем 6 на периферийной поверхности, выполнен из магнитострикционного материала, обладающего положительной магнитострикцией (например, из пермендюра К65). Магнитная система, служащая для намагничивания корпусов шлифовальных кругов 1 и 2, крепится неподвижно на шлифовальной бабке 7 и состоит из сердечника 8, выполненного из ферромагнитного материала, и намагничивающей катушки 9, изолированной от сердечника прокладкой 10. Information confirming the possibility of carrying out the invention to obtain the above result are as follows. The device contains two grinding wheels 1 and 2 (Fig. 1), mounted on a common faceplate 3, which is mounted on the spindle 4. The grinding wheel 1 consists of a housing made of magnetostrictive material having negative magnetostriction (for example, nickel), on the periphery of which a coarse-grained abrasive layer 5 is applied at intervals (intermittently) (the size of the intervals between sections of the coarse-grained layer for each particular circle is determined depending on the material of the workpieces and the grinding mode I and other parameters in accordance with the methodology described in the work of A.V. Yakimov (see p. 2)). The body of the grinding wheel 2 with a continuous fine-grained abrasive layer 6 on the peripheral surface is made of magnetostrictive material having positive magnetostriction (for example, from K65 permendure). The magnetic system used to magnetize the grinding wheel housings 1 and 2 is fixedly mounted on the grinding head 7 and consists of a core 8 made of ferromagnetic material, and a magnetizing coil 9 isolated from the core by a gasket 10.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

При съеме основной части припуска (припуска на предварительную обработку) шлифование осуществляется кругом 1 с прерывистым крупнозернистым абразивным слоем 5 (фиг.1) на режимах, соответствующих предварительному шлифованию. Вследствие прерывистости абразивной поверхности, способствующей снижению теплонапряженности процесса шлифования, в поверхностном слое материала шлифуемой заготовки формируются сжимающие или небольшие растягивающие напряжения. Это позволяет оставить на окончательную обработку небольшой - (10-20) мкм - припуск, величина которого обусловлена лишь требованиями к точности геометрических параметров, прежде всего шероховатости шлифованных деталей. На этом этапе шлифования рабочая поверхность шлифовального круга 2 с мелкозернистым абразивным слоем расположена на некотором расстоянии от рабочей поверхности круга 1 и не касается обрабатываемой поверхности заготовки. После снятия основной части припуска вручную или по сигналу контролирующего размер шлифуемой поверхности устройства включается магнитная система, состоящая из сердечника 8 и намагничивающей катушки 9, в результате чего диаметр корпуса шлифовального круга 1 из магнитострикционного материала с отрицательной магнитострикцией уменьшается, в то же время диаметр корпуса шлифовального круга 2, изготовленного из магнитострикционного материала с положительной магнитострикцией, увеличивается. В результате оставшаяся часть припуска заготовки 11 (фиг.3) удаляется мелкозернистым непрерывным слоем 6 с режимами, соответствующими завершающему этапу - окончательному шлифованию. Величина перемещения рабочих поверхностей кругов зависит от марки магнитострикционного материала и числа ампер-витков намагничивающей катушки. Например, при изготовлении корпуса круга 1 из никеля, а корпуса 2 из пермендюра К65, расстояние ΔR между рабочими поверхностями кругов диаметром 300 мм (фиг. 3) может составить (0,008-0,012) мм. После окончания цикла шлифования магнитная система выключается, корпуса кругов 1 и 2 принимают первоначальные размеры. When removing the main part of the allowance (allowance for preliminary processing) grinding is carried out in circle 1 with an intermittent coarse-grained abrasive layer 5 (Fig. 1) in the modes corresponding to preliminary grinding. Due to the discontinuity of the abrasive surface, which helps to reduce the heat stress of the grinding process, compressive or small tensile stresses are formed in the surface layer of the material of the grinded workpiece. This allows you to leave a small - (10-20) microns - allowance for final processing, the value of which is due only to the requirements for the accuracy of geometric parameters, primarily the roughness of polished parts. At this stage of grinding, the working surface of the grinding wheel 2 with a fine-grained abrasive layer is located at some distance from the working surface of the wheel 1 and does not touch the workpiece surface. After removing the main part of the allowance manually or at the signal of the size control of the surface to be grinded, the magnetic system is turned on, consisting of a core 8 and a magnetizing coil 9, as a result of which the diameter of the grinding wheel body 1 made of magnetostrictive material with negative magnetostriction decreases, while the diameter of the grinding body circle 2, made of magnetostrictive material with positive magnetostriction, increases. As a result, the remaining part of the stock blank 11 (Fig. 3) is removed with a fine-grained continuous layer 6 with the modes corresponding to the final stage - final grinding. The magnitude of the displacement of the working surfaces of the circles depends on the brand of magnetostrictive material and the number of ampere-turns of the magnetizing coil. For example, in the manufacture of the body of the circle 1 from nickel, and the body 2 of the K65 permendure, the distance ΔR between the working surfaces of the circles with a diameter of 300 mm (Fig. 3) can be (0.008-0.012) mm After the grinding cycle, the magnetic system is turned off, the housing circles 1 and 2 take their original size.

Радиальная подача St шлифовального круга с непрерывным мелкозернистым слоем может осуществляться либо от привода поперечных подач шлифовального станка, либо (микроподача) за счет изменения тока в намагничивающей катушке 9. The radial feed St of the grinding wheel with a continuous fine-grained layer can be carried out either from the drive of the transverse feeds of the grinding machine, or (micro feed) due to a change in the current in the magnetizing coil 9.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в машиностроении при обработке металлов резанием;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates the following conditions are met when using the claimed device:
- a tool embodying the claimed device in its implementation, is intended for use in industry, namely in mechanical engineering in the processing of metals by cutting;
- for the claimed device 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;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

A grinding device comprising two housings mounted on one faceplate, with a coarse-grained abrasive layer deposited on the peripheral surface of one of the housings made of negative magnetostrictive material, and a fine-grained abrasive layer on the peripheral surface of the second, made of positive magnetostrictive material, characterized in that the coarse-grained abrasive layer is intermittent, and the fine-grained - continuous.