RU2418671C2 - Method of flat grinding with application of ultrasound oscillations - Google Patents

Method of flat grinding with application of ultrasound oscillations Download PDF

Info

Publication number
RU2418671C2
RU2418671C2 RU2008142343/02A RU2008142343A RU2418671C2 RU 2418671 C2 RU2418671 C2 RU 2418671C2 RU 2008142343/02 A RU2008142343/02 A RU 2008142343/02A RU 2008142343 A RU2008142343 A RU 2008142343A RU 2418671 C2 RU2418671 C2 RU 2418671C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
workpiece
grinding
ultrasound
application
machine
Prior art date
Application number
RU2008142343/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008142343A (en
Inventor
Александр Николаевич Унянин (RU)
Александр Николаевич Унянин
Илья Юрьевич Терехин (RU)
Илья Юрьевич Терехин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority to RU2008142343/02A priority Critical patent/RU2418671C2/en
Publication of RU2008142343A publication Critical patent/RU2008142343A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2418671C2 publication Critical patent/RU2418671C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to machine building and may be used for flat grinding of work pieces from various materials. Prior to grinding, workpiece is fitted in device for application of FM ultrasound oscillations. Because of said oscillations imparted to workpiece in grinding, cutting forces, contact and local temperature in zone of contact between abrasive grains and workpiece are reduced. Grinding over, workpiece and aforesaid device are removed from machine tool for workpiece to be subjected to ultrasound effects outside grinding zone. This allows removing residual stresses in workpiece surface areas and increasing efficiency since, at the time, another workpiece is ground.
EFFECT: grinding wheel longer life, higher processing efficiency.
1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке плоским шлифованием заготовок из различных материалов.The invention relates to mechanical engineering, namely to processing by flat grinding of blanks from various materials.

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 for ensuring 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 также 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.RU №2276004 С1, опубл. 2006.05.10. Бюл. №13, осн. индекс МПК В24В 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 US Pat. No. 2276004 C1, publ. 2006.05.10. Bull. No. 13, main. MPK index V24V 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 ультразвуковые колебания не оказывают заметного влияния на процесс шлифования, так как имеет место локальный участок контакта инструмента для снятия остаточных напряжений и заготовки, и ультразвуковые колебания распространяются по ограниченному объему заготовки.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype include the fact that in the known method, ultrasonic vibrations do not significantly affect the grinding process, since there is a local contact area of the tool to relieve residual stresses and the workpiece, and ultrasonic vibrations propagate over a limited volume of the workpiece.

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 ультразвуковых колебаний в процессе шлифования, в данном случае на заготовку. Наложение ультразвуковых колебаний позволяет снизить коэффициент трения в зоне контакта круг-заготовка, силы резания, контактные и локальные температуры, что приводит к сохранению режущей способности абразивного зерна (АЗ), 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 ультразвуковых колебаний. В данном случае наложение ультразвуковых колебаний на заготовку происходит как в процессе шлифования, так и после его окончания и снятия заготовки вместе с устройством для осуществления данного способа 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 of the ways to improve the grinding efficiency of workpieces from various materials is to apply ultrasonic vibrations during grinding, in this case, to the workpiece. The application of ultrasonic vibrations allows to reduce the coefficient of friction 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 grains (AZ), and therefore, it is possible to increase processing productivity and the durability 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 by applying ultrasonic vibrations. In this case, the application of ultrasonic vibrations to the workpiece occurs both during grinding and after it is finished and the workpiece is removed, together with a device for implementing this method from the machine. On the machine it becomes possible to process the next workpiece. There is no need to install-remove the workpiece in the second device, since one device 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 плоского шлифования с наложением ультразвуковых колебаний включает непрерывное наложение ультразвуковых колебаний на заготовку в процессе шлифования.The specified technical result in the implementation of the method of flat grinding with superposition of ultrasonic vibrations includes the continuous superposition of ultrasonic vibrations on the workpiece during grinding.

Особенность заключается в том, что перед шлифованием заготовку устанавливают в устройство для наложения колебаний, причем ультразвуковые колебания накладывают на заготовку не только в процессе шлифования, но и после окончания этого процесса и снятия заготовки с устройством со станка.The peculiarity lies in the fact that before grinding, the workpiece is installed in a device for applying vibrations, and ultrasonic vibrations are applied to the workpiece not only during grinding, but also after this process is completed and the workpiece is removed from the machine from the machine.

Благодаря ультразвуковым колебаниям, сообщаемым заготовке в процессе шлифования, уменьшаются силы резания, контактные и локальные температуры в зоне контакта АЗ с заготовкой. Уменьшение локальных температур в зоне контакта АЗ с заготовкой позволяет улучшить качество шлифованных деталей и уменьшить массу налипов металла на зерна круга, благодаря чему увеличиваются 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 заготовка вместе с устройством для наложения ультразвуковых колебаний снимается 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. Также 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 reported to the workpiece during grinding, the cutting forces, contact and local temperatures in the contact zone of the AZ with the workpiece are reduced. The reduction of local temperatures in the contact zone of the AZ with the workpiece allows you to improve the quality of the polished parts and to reduce the mass of metal deposits on 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 due to the fact that after grinding, the workpiece, together with a device for applying ultrasonic vibrations, is removed from the machine and frequency-modulated ultrasonic vibrations outside the processing zone are continued to be applied to it, thereby increasing the efficiency of removing residual stresses in the surface layers of the workpiece, and this time the next workpiece is processed on the machine. 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 устройства для осуществления способа плоского шлифования с наложением УЗК.The drawing shows a diagram of a device for implementing the method of flat grinding with the imposition of ultrasonic testing.

Устройство содержит: рамку 1, кронштейн 3, волновод 4, корпус 5, винт 6, пьезопреобразователи 7.The device contains: frame 1, bracket 3, waveguide 4, body 5, screw 6, piezoelectric transducers 7.

Заготовку 2 устанавливают в рамку 1, поджимают винтом 6 к торцу волновода 4. Рамку 1 устанавливают на магнитную плиту станка. На заготовку 2 накладываются УЗК, и проводится ее обработка шлифовальным кругом. Упругие механические колебания, генерируемые с помощью пьезопреобразователей 7, модулированные по частоте, сообщаются заготовке 2 через волновод 4. Волновод 4 крепится корпусом 5, установленном в кронштейне 3, жестко связанным с рамкой 1. Данное решение позволяет осуществить наложение частотно-модулированных колебаний на заготовку 2 без затруднения процесса шлифования. Наложение на заготовку 2 частотно-модулированных ультразвуковых колебаний обеспечивает колебание всех сечений поверхностного слоя.The workpiece 2 is installed in the frame 1, tighten the screw 6 to the end of the waveguide 4. Frame 1 is installed on the magnetic plate of the machine. UZK are superimposed on the workpiece 2, and its processing is carried out with a grinding wheel. The elastic mechanical vibrations generated by the piezoelectric transducers 7, modulated in frequency, are communicated to the workpiece 2 through the waveguide 4. The waveguide 4 is attached to the housing 5, mounted in the bracket 3, rigidly connected to the frame 1. This solution allows the application of frequency-modulated oscillations on the workpiece 2 without hindering the grinding process. The imposition of 2 frequency-modulated ultrasonic vibrations on the workpiece provides the oscillation of all sections of the surface layer.

Таким образом заготовке 2 сообщаются частотно-модулированные УЗК, что приводит к уменьшению сил резания, локальных температур, коэффициента трения АЗ с заготовкой и снижению остаточных напряжений, возникающих в процессе шлифования.Thus, the workpiece 2 is communicated with frequency-modulated ultrasonic testing, which leads to a decrease in cutting forces, local temperatures, friction coefficient of the joint with the workpiece and a decrease in residual stresses arising during grinding.

После обработки шлифованием заготовка 2 вместе с устройством для наложения ультразвуковых колебаний снимается со станка, и на нее продолжают накладывать частотно-модулированные УЗК вне зоны обработки с целью релаксации остаточных напряжений в поверхностном слое заготовки 2.After processing by grinding, the workpiece 2 together with a device for applying ultrasonic vibrations is removed from the machine, and frequency-modulated ultrasonic testing is continued to be applied to it outside the processing zone in order to relax the residual stresses in the surface layer of the workpiece 2.

Claims (1)

Способ обработки заготовок с наложением ультразвуковых колебании (УЗК), включающий установку заготовки в устройство для наложения УЗК, плоское шлифование заготовки на станке и снятие заготовки с упомянутым устройством со станка, при этом на заготовку накладывают УЗК непрерывно в процессе шлифования и после его окончания и снятия заготовки с устройством для наложения УЗК со станка. A method of processing workpieces with superimposed ultrasonic vibrations (ultrasonic testing), including installing the workpiece in a device for applying ultrasonic testing, flat grinding the workpiece on the machine and removing the workpiece with the aforementioned device from the machine, with the ultrasound being continuously applied to the workpiece during grinding and after it is finished and removed blanks with a device for applying ultrasonic testing from the machine.
RU2008142343/02A 2008-10-24 2008-10-24 Method of flat grinding with application of ultrasound oscillations RU2418671C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008142343/02A RU2418671C2 (en) 2008-10-24 2008-10-24 Method of flat grinding with application of ultrasound oscillations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008142343/02A RU2418671C2 (en) 2008-10-24 2008-10-24 Method of flat grinding with application of ultrasound oscillations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008142343A RU2008142343A (en) 2010-04-27
RU2418671C2 true RU2418671C2 (en) 2011-05-20

Family

ID=42672218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008142343/02A RU2418671C2 (en) 2008-10-24 2008-10-24 Method of flat grinding with application of ultrasound oscillations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2418671C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542209C1 (en) * 2013-07-19 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for flat grinding with application of ultrasonic vibrations
RU2543025C2 (en) * 2013-07-09 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for flat grinding with application of ultrasonic vibrations

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543025C2 (en) * 2013-07-09 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for flat grinding with application of ultrasonic vibrations
RU2542209C1 (en) * 2013-07-19 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for flat grinding with application of ultrasonic vibrations

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008142343A (en) 2010-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009510256A5 (en)
JP6758715B2 (en) Vibration excitation method, ultrasonic processing method and ultrasonic transmission method of Langevin type ultrasonic oscillator
TW201817544A (en) Grinding wheel and grinding apparatus
EP0951951B1 (en) Method of cleaning a metallic workpiece
JP6218052B2 (en) Dicing apparatus and dicing method
RU2418671C2 (en) Method of flat grinding with application of ultrasound oscillations
Akbari et al. Study on ultrasonic vibration effects on grinding process of alumina ceramic (Al2O3)
Boy et al. Developments in microultrasonic machining (MUSM) at FEMTO-ST
RU2418670C2 (en) Method of round grinding with application of ultrasound oscillations
WO2017082350A1 (en) Method for exciting longitudinal/torsional vibration of langevin-type ultrasonic vibrator
CN106493648A (en) A kind of radial ultrasonic vibration auxiliary cup emery wheel and its using method
RU2276004C1 (en) Grinding method
JP2011183510A (en) Ultrasonic-vibration-assisted grinding method and device therefor
JP2017221932A (en) Ultrasonic vibrator and vibration excitation method thereof
CN104117878A (en) Ultrasonic polishing method and device for transmitting megahertz-level vibration through liquid
JP2571322B2 (en) Method and apparatus for machining the inner surface of a hole and honing tool
RU2543025C2 (en) Method for flat grinding with application of ultrasonic vibrations
RU2542209C1 (en) Method for flat grinding with application of ultrasonic vibrations
RU2569865C1 (en) Method of round external polishing with ultrasound oscillations imposition
RU2293012C2 (en) Combination method for working openings and apparatus for performing the same
JP2020028873A (en) Langevin type ultrasonic vibrator and method of supporting the same
CN110125735A (en) A kind of weak rigid member ultrasonic vibration destressing polishing grinding equipment and method
US5551907A (en) System for ultrasonic lap grinding and polishing
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

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