RU2418670C2 - Method of round grinding with application of ultrasound oscillations - Google Patents
Method of round grinding with application of ultrasound oscillations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2418670C2 RU2418670C2 RU2008142342/02A RU2008142342A RU2418670C2 RU 2418670 C2 RU2418670 C2 RU 2418670C2 RU 2008142342/02 A RU2008142342/02 A RU 2008142342/02A RU 2008142342 A RU2008142342 A RU 2008142342A RU 2418670 C2 RU2418670 C2 RU 2418670C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- grinding
- mandrel
- ultrasound
- application
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке круглым наружным шлифованием заготовок типа колец подшипников, втулок.The invention relates to mechanical engineering, namely to processing by round external grinding of workpieces such as rings of bearings, bushings.
Известен способ ультразвуковой стабилизации остаточных напряжений (см. Бабенко М.Г. Совершенствование технологии обеспечения размерной точности прецизионных деталей типа колец подшипников на основе использования ультразвуковой стабилизации внутренних напряжений. Автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.02.08 / Саратовский гос. техн. унив. - Саратов, 2002. - 16 с.), при котором после шлифования детали через шлифованную поверхность сообщают ультразвуковые колебания (УЗК) определенной амплитуды и частоты.There is a method of ultrasonic stabilization of residual stresses (see. Babenko MG. Improving the technology to ensure dimensional accuracy of precision parts such as bearing rings based on the use of ultrasonic stabilization of internal stresses. Abstract of thesis ... Candidate of Technical Sciences: 05.02.08 / Saratov State. technical university - Saratov, 2002. - 16 p.), in which after grinding the parts through the polished surface, ultrasonic vibrations (ultrasonic vibrations) of a certain amplitude and frequency are reported.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится отсутствие влияния энергии ультразвука на процесс шлифования заготовок, а так же увеличение цикла изготовления детали за счет включения в него времени на ультразвуковую стабилизацию остаточных напряжений. В процессе шлифования и снятия остаточных напряжений используется различная технологическая оснастка. Кроме того, недостатком является вовлечение в процесс дислокационного поглощения энергии ультразвука сравнительно малого количества дислокаций, размеры которых лежат в узком диапазоне, поскольку частотная зависимость дислокационного поглощения имеет резонансный характер, а собственная резонансная частота дислокации определяется длиной дислокационного отрезка (см. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / Под общ. ред. И.П.Голяминой. - М.: Советская энциклопедия, 1979. - 400 с.). Указанный недостаток обусловлен тем, что в указанном способе использованы УЗК определенной фиксированной частоты. В результате эффективность снятия технологических остаточных напряжений невелика.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the absence of the influence of ultrasound energy on the grinding process of the workpieces, as well as an increase in the manufacturing cycle of the part due to the inclusion of time for ultrasonic stabilization of residual stresses. In the process of grinding and relieving residual stresses, various technological equipment is used. In addition, the drawback is the involvement of a relatively small number of dislocations in the process of dislocation absorption of ultrasound energy, the sizes of which lie in a narrow range, since the frequency dependence of the dislocation absorption is resonant in nature, and the intrinsic resonance frequency of the dislocation is determined by the length of the dislocation segment (see Ultrasound. Small Encyclopedia / Under the general editorship of I.P. Golyamina. - M .: Soviet Encyclopedia, 1979. - 400 p.). This drawback is due to the fact that in the specified method, ultrasonic testing of a certain fixed frequency is used. As a result, the efficiency of removing technological residual stresses is small.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является выбранный в качестве прототипа способ шлифования, заключающийся в непрерывном наложении ультразвуковых колебаний на заготовку в процессе шлифования (см. Пат. №2276004, C1, опубл. 2006.05.10 Бюл. №13, RU, осн. индекс МПК B24B 1/04 (2006.01) «Способ шлифования»).The closest to the claimed invention in terms of features is the grinding method selected as a prototype, which consists in the continuous application of ultrasonic vibrations to the workpiece during grinding (see Pat. No. 2276004, C1, publ. 2006.05.10 Bull. No. 13, RU, main IPC index B24B 1/04 (2006.01) “Grinding method”).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе УЗК не оказывают заметного влияния на процесс шлифования, так как имеет место локальный участок контакта инструмента для снятия остаточных напряжений и заготовки, и УЗК распространяются по ограниченному объему заготовки.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted for the prototype include the fact that in the known method, ultrasonic testing does not significantly affect the grinding process, since there is a local contact area of the tool to relieve residual stresses and the workpiece, and UZK are distributed on the limited volume of preparation.
Сущность изобретения заключается в следующем. В процессе шлифования режущая способность шлифовального круга постепенно снижается, что приводит к необходимости соответствующего снижения производительности бездефектного шлифования или (и) к ухудшению качества шлифованных деталей. Одним из путей повышения эффективности шлифования заготовок из различных материалов является наложение УЗК в процессе шлифования, в данном случае на заготовку. Наложение УЗК позволяет снизить коэффициент трения в зоне контакта круг - заготовка, силы резания, контактные и локальные температуры, что приводит к сохранению режущей способности абразивного зерна (AЗ), а следовательно, обеспечивается возможность увеличения производительности обработки и периода стойкости круга. Кроме того, в процессе шлифования в поверхностном слое заготовки формируются в большинстве случаев растягивающие остаточные напряжения, негативно влияющие на эксплуатационные характеристики изделия. Одним из способов снятия остаточных напряжений является наложение УЗК. В данном случае наложение УЗК на заготовку происходит как в процессе шлифования, так и после его окончания и снятия заготовки вместе с оправкой, позволяющей накладывать на заготовку колебания со станка На станке появляется возможность обработки следующей заготовки. Отпадает необходимость установки - снятия заготовки во второе приспособление, поскольку используется одно приспособление. Это обеспечивает увеличение производительности обработки и эффективности снятия остаточных напряжений.The invention consists in the following. In the grinding process, the cutting ability of the grinding wheel is gradually reduced, which leads to the need for a corresponding decrease in the performance of defect-free grinding or (and) to a deterioration in the quality of the polished parts. One way to improve the grinding efficiency of workpieces from various materials is to apply ultrasonic testing in the grinding process, in this case, to the workpiece. The application of ultrasonic testing allows to reduce the friction coefficient in the contact zone of the circle - workpiece, cutting forces, contact and local temperatures, which leads to the preservation of the cutting ability of abrasive grain (AZ), and therefore, it is possible to increase processing productivity and the period of resistance of the circle. In addition, during grinding in the surface layer of the workpiece, in most cases, tensile residual stresses are formed that adversely affect the performance of the product. One way to relieve residual stresses is to apply ultrasonic testing. In this case, the application of ultrasonic testing on the workpiece occurs both during grinding and after it is finished and the workpiece is removed, along with the mandrel, which allows to impose vibrations from the machine on the workpiece. It is possible to process the next workpiece on the machine. There is no need to install - remove the workpiece in the second fixture, since one fixture is used. This provides an increase in processing productivity and the efficiency of removing residual stresses.
Технический результат - увеличение периода стойкости шлифовального круга и производительности обработки при обеспечении заданного качества шлифованных деталей.The technical result is an increase in the durability of the grinding wheel and processing performance while ensuring the specified quality of the polished parts.
Указанный технический результат при осуществлении способа круглого наружного шлифования с наложением ультразвуковых колебаний включает наложение ультразвуковых колебаний на заготовку в процессе шлифования.The specified technical result in the implementation of the method of circular external grinding with the application of ultrasonic vibrations includes the application of ultrasonic vibrations to the workpiece in the grinding process.
Особенность заключается в том, что перед шлифованием заготовку устанавливают на оправку, позволяющую накладывать на заготовку колебания, причем ультразвуковые колебания накладываются на заготовку не только в процессе шлифования, но и после окончания этого процесса и снятия заготовки с оправкой со станка.The peculiarity lies in the fact that before grinding, the workpiece is mounted on a mandrel, which allows you to apply vibrations to the workpiece, and ultrasonic vibrations are superimposed on the workpiece not only during grinding, but also after this process is completed and the workpiece with the mandrel removed from the machine.
Благодаря ультразвуковым колебаниям, сообщаемым заготовке в процессе шлифования, уменьшаются силы резания, контактные и локальные температуры в зоне контакта AЗ с заготовкой. Уменьшение локальных температур в зоне контакта AЗ с заготовкой позволяет улучшить качество шлифованных деталей и уменьшить массу налипов металла на зерна круга, благодоря чему увеличивается период стойкости шлифовального круга и производительность шлифования. С изменением частоты изменяется длина волны, а место расположения узлов колебаний будет непостоянным, поэтому наложение на заготовку частотно-модулированных ультразвуковых колебаний обеспечивает колебание всех сечений поверхностного слоя заготовки. Увеличенный период наложения на заготовку частотно-модулированных ультразвуковых колебаний позволяет в максимальной степени снять остаточные напряжения с заготовки и улучшить эксплуатационные характеристики детали. Это обеспечивается за счет того, что после обработки шлифованием заготовку вместе с оправкой снимают со станка и на нее продолжают накладывать частотно-модулированные ультразвуковые колебаниями вне зоны обработки, за счет чего увеличивается эффективность снятия остаточных напряжений в поверхностных слоях заготовки, а в это время на станке обрабатывается следующая заготовка Так же отпадает необходимость устанавливать и снимать заготовку в различные приспособления. Для сообщения шлифуемой заготовке ультразвуковых колебаний частотно-модулированной формы используется электрический сигнал, модулированный по частоте, который может быть получен с помощью ультразвукового генератора (УЗГ).Due to the ultrasonic vibrations transmitted to the workpiece during grinding, the cutting forces, contact and local temperatures in the contact zone of AZ with the workpiece are reduced. Reducing local temperatures in the contact zone of AZ with the workpiece allows to improve the quality of the polished parts and to reduce the mass of metal adhering to the grains of the wheel, thereby increasing the durability of the grinding wheel and grinding performance. With a change in frequency, the wavelength changes, and the location of the vibration nodes will be unstable, therefore, the application of frequency-modulated ultrasonic vibrations to the workpiece ensures that all sections of the surface layer of the workpiece oscillate. The extended period of application of frequency-modulated ultrasonic vibrations to the workpiece allows maximum removal of residual stresses from the workpiece and improves the operational characteristics of the part. This is ensured by the fact that after processing by grinding the workpiece together with the mandrel is removed from the machine and frequency-modulated ultrasonic vibrations continue to be applied to it outside the processing zone, thereby increasing the efficiency of removing residual stresses in the surface layers of the workpiece, and at the same time on the machine the next workpiece is processed. There is also no need to install and remove the workpiece in various devices. To communicate to the polished workpiece of ultrasonic vibrations of a frequency-modulated shape, an electric signal modulated in frequency is used, which can be obtained using an ultrasonic generator (USG).
На чертеже представлена схема оправки для осуществления способа круглого наружного шлифования с наложением УЗК.The drawing shows a diagram of a mandrel for implementing the method of circular external grinding with the imposition of ultrasonic testing.
Оправка содержит оправку-излучатель 1, корпус 2, заготовки 3, пьезопреобразователи 4, отражающую гайку 5, щетки 6, кронштейн 7, токосъемники 8.The mandrel contains a mandrel-emitter 1, the housing 2, the workpiece 3, the piezoelectric transducers 4, a reflecting nut 5, brushes 6, an arm 7, current collectors 8.
Заготовки 3 устанавливают на оправку-излучатель 1, поджимают отражающей гайкой 5 к торцу оправки-излучателя 1. Оправку для осуществления данного способа устанавливают в центр станка, предварительно надев на оправку поводок. Упругие механические колебания, модулированные по частоте, сообщаются заготовкам 3 через оправку-излучатель 1, генерируемые из электрических колебаний ультразвуковой частоты с помощью пьезопреобразователей 4. Электрические колебания, сообщаемые ультразвуковым генератором, передаются на пьезопреобразователи 5 с помощью щеток 6 и токосъемников 8. После чего заготовкам 3 сообщается вращение через поводок и происходит обработка шлифовальным кругом. Корпус 2 остается неподвижным за счет кронштейна 7, крепящегося к столу станка. Данное решение позволяет осуществить наложение частотно-модулированных колебаний на заготовку без затруднения процесса шлифования. Наложение на заготовку частотно-модулированных ультразвуковых колебаний обеспечивает колебание всех сечений поверхностного слоя заготовки 3.The blanks 3 are installed on the mandrel-emitter 1, press the reflective nut 5 to the end of the mandrel-emitter 1. The mandrel for the implementation of this method is installed in the center of the machine, after having put on the mandrel a lead. Elastic mechanical vibrations, modulated in frequency, are communicated to the workpieces 3 through the emitter mandrel 1 generated from electric vibrations of the ultrasonic frequency using piezoelectric transducers 4. The electric vibrations communicated by the ultrasonic generator are transmitted to the piezoelectric transducers 5 using brushes 6 and current collectors 8. After that, the preforms 3, rotation through the leash is communicated, and grinding is carried out. The housing 2 remains stationary due to the bracket 7, attached to the table of the machine. This solution allows the application of frequency-modulated oscillations on the workpiece without complicating the grinding process. The application of frequency-modulated ultrasonic vibrations to the workpiece ensures that all sections of the surface layer of the workpiece 3 oscillate.
Таким образом заготовкам 3 сообщаются частотно-модулированные ультразвуковые колебания, что приводит к уменьшению сил резания, локальных температур, коэффициента трения AЗ с заготовкой 3 и снижению остаточных напряжений, возникающих в процессе шлифования.Thus, the workpieces 3 are communicated with frequency-modulated ultrasonic vibrations, which leads to a decrease in cutting forces, local temperatures, friction coefficient AZ with the workpiece 3 and a decrease in the residual stresses arising during grinding.
После обработки шлифованием заготовка 3 вместе с оправкой снимается со станка и на нее продолжают накладывать частотно-модулированные ультразвуковые колебаниями вне зоны обработки с целью релаксации остаточных напряжений в поверхностном слое заготовки 3.After processing by grinding, the workpiece 3 together with the mandrel is removed from the machine and frequency-modulated ultrasonic vibrations continue to be applied to it outside the processing zone in order to relax the residual stresses in the surface layer of the workpiece 3.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008142342/02A RU2418670C2 (en) | 2008-10-24 | 2008-10-24 | Method of round grinding with application of ultrasound oscillations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008142342/02A RU2418670C2 (en) | 2008-10-24 | 2008-10-24 | Method of round grinding with application of ultrasound oscillations |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008142342A RU2008142342A (en) | 2010-04-27 |
RU2418670C2 true RU2418670C2 (en) | 2011-05-20 |
Family
ID=42672217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008142342/02A RU2418670C2 (en) | 2008-10-24 | 2008-10-24 | Method of round grinding with application of ultrasound oscillations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2418670C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2569865C1 (en) * | 2014-08-22 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of round external polishing with ultrasound oscillations imposition |
RU2660535C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-07-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of grinding by periphery of wheel with line feed for a few moves and applying ultrasonic vibrations to blank part |
RU2685323C1 (en) * | 2017-11-22 | 2019-04-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Grinding by the circle periphery method with longitudinal feed for several working strokes with the spark-out and with the ultrasonic vibrations imposition on the workpiece |
-
2008
- 2008-10-24 RU RU2008142342/02A patent/RU2418670C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БАБЕНКО М.Г. Совершенствование технологии обеспечения размерной точности прецизионных деталей на основе использования ультразвуковой стабилизации внутренних напряжений. Автореферат дис. канд. техн. наук. - Саратов: Саратовский государственный технический университет, 05.02.2008, с.16. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2569865C1 (en) * | 2014-08-22 | 2015-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of round external polishing with ultrasound oscillations imposition |
RU2660535C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-07-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Method of grinding by periphery of wheel with line feed for a few moves and applying ultrasonic vibrations to blank part |
RU2685323C1 (en) * | 2017-11-22 | 2019-04-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Grinding by the circle periphery method with longitudinal feed for several working strokes with the spark-out and with the ultrasonic vibrations imposition on the workpiece |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008142342A (en) | 2010-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN206998465U (en) | One kind is used to be ground hard brittle material two dimensional ultrasonic vibration abrasive belt grinding device | |
TWI731145B (en) | Grinding wheel and grinding device | |
JP2009510256A5 (en) | ||
RU2418670C2 (en) | Method of round grinding with application of ultrasound oscillations | |
TW201420241A (en) | Support structure for ultrasonic vibrator equipped with tool | |
Akbari et al. | Study on ultrasonic vibration effects on grinding process of alumina ceramic (Al2O3) | |
RU2418671C2 (en) | Method of flat grinding with application of ultrasound oscillations | |
CN112621551B (en) | Ultra-precise wafer grinding equipment capable of being positioned quickly | |
RU2276004C1 (en) | Grinding method | |
JP2011183510A (en) | Ultrasonic-vibration-assisted grinding method and device therefor | |
EP2222438A1 (en) | Abrasive tool | |
JP2007111803A (en) | Ultrasonic vibration cutting device | |
CN209970284U (en) | Ultrasonic vibration destressing grinding and polishing equipment for weak rigid member | |
CN106493648A (en) | A kind of radial ultrasonic vibration auxiliary cup emery wheel and its using method | |
RU2569865C1 (en) | Method of round external polishing with ultrasound oscillations imposition | |
US11753696B2 (en) | Method for controlling deformation of a large-scale crankshaft | |
RU2685323C1 (en) | Grinding by the circle periphery method with longitudinal feed for several working strokes with the spark-out and with the ultrasonic vibrations imposition on the workpiece | |
WO2019230883A1 (en) | Ultrasonic vibration application tool, traveling wave generation device, and ultrasonic machining device | |
Wu et al. | A new centerless grinding technique without employing a regulating wheel | |
CN110125735A (en) | A kind of weak rigid member ultrasonic vibration destressing polishing grinding equipment and method | |
JP4754874B2 (en) | Ultrasonic vibration cutting equipment | |
JPH1158194A (en) | Ultrasonic plane grinding work device | |
JPH09290356A (en) | Surface traverse grinding device using ultrasonic vibration | |
RU2146587C1 (en) | Method of grinding | |
RU2787289C1 (en) | Method for boring holes in products from corrosion-resistant aluminum alloys |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20100419 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20110117 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101025 |