RU2457934C2

RU2457934C2 - Method of making abrasive tool work surface

Info

Publication number: RU2457934C2
Application number: RU2010137960/02A
Authority: RU
Inventors: Владислав Павлович Смоленцев (RU); Владислав Павлович Смоленцев; Александр Александрович Болдырев (RU); Александр Александрович Болдырев; Галина Николаевна Климова (RU); Галина Николаевна Климова; Илья Юрьевич Кузнецов (RU); Илья Юрьевич Кузнецов
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-08-10
Also published as: RU2010137960A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to production of universal finish grinding tool. In compliance with proposed method, female die is shaped to profile, on tool work side, inversed relative to tool work part profile. Rheological fluid is poured into female die to produce tool profile to induce force field directed toward tool work part. Then, granules of abrasive powder are fed in said direction to tool work zone and tool sizes are corrected by varying volume of said rheological fluid. Now, magnetic field is induced in rheological fluid, around female die, to hold tool therein unless complete hardening and, without removing magnetic field, to withdraw tool from female die.

EFFECT: faster production of finishing abrasive tool, higher quality of finishing.

1 dwg, 1 ex

Description

Способ относится к области машиностроения и может быть использован для изготовления универсального абразивного инструмента для чистовой обработки с оптимальным составом режущих зерен и готовой формой рабочей поверхности, не требующей индивидуального профилирования.The method relates to the field of engineering and can be used for the manufacture of a universal abrasive tool for finishing with the optimal composition of the cutting grains and the finished form of the working surface that does not require individual profiling.

Известен способ (Патент №2312000, МПК B23Q 3/15) крепления с помощью реологической жидкости немагнитных гранул в магнитном поле путем их фиксации в жидкости, которая под действием магнитного поля становится затвердевшей до величины, обеспечивающей удержание гранул в фиксированных точках.There is a method (Patent No. 2312000, IPC B23Q 3/15) for fastening non-magnetic granules in a magnetic field with a rheological fluid by fixing them in a liquid which, under the influence of a magnetic field, becomes solidified to a value that ensures the granules are retained at fixed points.

Известный способ не позволяет выполнить селекцию гранул по размерам и насыщенности в наружном слое, формируемом по профилю обрабатываемой поверхности, что ухудшает технологические показатели чистовой обработки.The known method does not allow selection of granules by size and saturation in the outer layer formed by the profile of the surface to be treated, which affects the technological parameters of finishing.

Известен способ (Патент №2216437, МПК В23Н 3/08) чистовой обработки в реологической жидкости, резко изменяющей вязкость под действием магнитного поля, за счет чего твердые частицы загрязнений удерживаются в среде на время пауз.A known method (Patent No. 2216437, IPC B23H 3/08) of finishing in a rheological fluid, dramatically changing the viscosity under the influence of a magnetic field, due to which solid particles of impurities are held in the medium for pauses.

Способ не позволяет создавать на инструменте зоны с требуемым составом абразивного материала, не пригоден для формирования рабочей части абразивного инструмента и качественного поверхностного слоя материалов на чистовой стадии обработки.The method does not allow creating on the tool zone with the required composition of the abrasive material, is not suitable for forming the working part of the abrasive tool and a high-quality surface layer of materials at the finishing stage of processing.

Наиболее близким аналогом является способ изготовления инструмента для электрохимического маркирования (Патент №2229966, МПК В23Н 9/06), по которому знаки формируют в реологической жидкости магнитным полем и удерживают их профиль в период маркирования.The closest analogue is a method of manufacturing a tool for electrochemical marking (Patent No. 2229966, IPC V23H 9/06), according to which the signs are formed in a rheological fluid by a magnetic field and hold their profile during the marking period.

Способ не позволяет управлять составом и концентрацией твердых гранул в рабочей зоне инструмента и изменять в широком диапазоне геометрию рабочей части инструмента, что не позволяет достичь требуемых технологических показателей при обработке таким инструментом.The method does not allow to control the composition and concentration of solid granules in the working area of the tool and to change in a wide range the geometry of the working part of the tool, which does not allow to achieve the required technological parameters when processing such a tool.

Изобретение направлено на ускоренное изготовление абразивного инструмента для чистовой обработки с требуемым для осуществления резания составом и концентрацией абразивных гранул в рабочем поверхностном слое с получением геометрии детали без профилирования инструмента механической обработкой с целью повышения технологических показателей чистовой обработки.The invention is directed to the accelerated manufacture of an abrasive tool for finishing with the required composition and concentration of abrasive granules for cutting in the working surface layer to obtain the geometry of the part without profiling the tool by machining in order to increase the technological parameters of finishing.

Это достигается способом формирования рабочей зоны абразивного инструмента в матрице гранулами абразивного порошка в реологической жидкости, в котором матрице придают со стороны рабочей части инструмента профиль, обратный профилю рабочей части инструмента, заливают в матрицу реологическую жидкость до получения профиля инструмента, создают (например, за счет центробежных или гравитационных сил) силовое поле, направленное в сторону рабочей части инструмента, затем подают в этом направлении гранулы абразивного порошка с требуемым для резания составом и концентрацией гранул до достижения ими в матрице рабочей части инструмента, корректируют размеры инструмента путем изменения объема реологической жидкости, далее создают в реологической жидкости вокруг матрицы магнитное поле, выдерживают инструмент в матрице до предельного затвердевания и без устранения магнитного поля в инструменте вынимают его из матрицы.This is achieved by the method of forming the working zone of an abrasive tool in the matrix with granules of abrasive powder in a rheological fluid, in which the matrix is attached from the working part of the tool to a profile that is opposite to the profile of the working part of the tool, the rheological liquid is poured into the matrix until the profile of the tool is created, for example, by centrifugal or gravitational forces) a force field directed towards the working part of the tool, then granules of abrasive powder with the required for p Use the composition and concentration of the granules until they reach the working part of the tool in the matrix, adjust the tool size by changing the volume of the rheological fluid, then create a magnetic field in the rheological fluid around the matrix, hold the tool in the matrix until it hardens completely and remove it from the tool matrices.

Сущность изобретения поясняется чертежом. В матрицу 1, имеющую поверхность 2 с профилем, обратным рабочей части абразивного инструмента 3, заливают реологическую жидкость 4, создают силовое поле в направлении 5 (за счет гравитационных сил), подают в направлении силового поля 5 смесь (при необходимости) абразивных гранул (мелких 6 и крупных 7). Создают в реологической жидкости 4 магнитное поле, например, постоянным магнитом 8.The invention is illustrated in the drawing. In the matrix 1, having a surface 2 with a profile opposite to the working part of the abrasive tool 3, rheological liquid 4 is poured, a force field is created in direction 5 (due to gravitational forces), a mixture (if necessary) of abrasive granules (small 6 and large 7). Create a magnetic field in the rheological fluid 4, for example, with a permanent magnet 8.

Способ осуществляют следующим образом: в матрице 1 выполняют поверхность 2 (например, за счет быстротвердеющих смесей), имеющую профиль, обратный рабочей части инструмента 3. Заполняют матрицу 1 реологической жидкостью 4 до границ в матрице 1, определяющих размер инструмента 3. В зависимости от геометрии инструмента 1 (брусок, круг и др.) выбирают направление магнитного поля 5 к поверхности 2 под действием гравитационных или центробежных сил. Готовят смесь из гранул 6 и 7, размеры и концентрация которых отвечают стандартным требованиям к абразивному инструменту 3 для обработки материала детали. Смесь из гранул 6 и 7 равномерно засыпают на поверхность инструмента 3 в направлении 5 до достижения ею профиля поверхности 2. Контроль достижения гранулами 6 и 7 поверхности 2 можно осуществлять по времени или визуально через прозрачное окно (на чертеже не показано) в боковой части матрицы 1. Проверяют размеры инструмента 3 и при необходимости добавляют или удаляют часть реологической жидкости 4 до достижения заданного размера. Затем создают в реологической жидкости магнитное поле (включают электромагниты или подводят постоянные магниты 8). Жидкость 4 в магнитном поле затвердевает и удерживает гранулы 6 и 7 в требуемом соотношении и положении внутри жидкости 4. Окончание затвердевания жидкости 4 устанавливают путем локального давления на внешнюю поверхность инструмента 3. Вынимают инструмент 3 из матрицы 1 и, не снимая магнитного поля, например вместе с магнитами 8 (могут быть закреплены на боковой поверхности инструмента 3), устанавливают на оборудование.The method is as follows: in the matrix 1, a surface 2 (for example, due to quick-hardening mixtures) is made, having a profile opposite to the working part of the tool 3. The matrix 1 is filled with rheological liquid 4 to the boundaries in the matrix 1, determining the size of the tool 3. Depending on the geometry tool 1 (bar, circle, etc.) select the direction of the magnetic field 5 to surface 2 under the action of gravitational or centrifugal forces. Prepare a mixture of granules 6 and 7, the size and concentration of which meet the standard requirements for abrasive tool 3 for processing the material of the part. A mixture of granules 6 and 7 is evenly poured onto the surface of the tool 3 in direction 5 until it reaches the surface profile 2. The control of the achievement by granules 6 and 7 of surface 2 can be done in time or visually through a transparent window (not shown in the drawing) in the side of the matrix 1 Check the dimensions of the tool 3 and, if necessary, add or remove part of the rheological fluid 4 to achieve a predetermined size. Then create a magnetic field in the rheological fluid (turn on the electromagnets or bring the permanent magnets 8). The liquid 4 in a magnetic field hardens and holds the granules 6 and 7 in the desired ratio and position inside the liquid 4. The end of the solidification of the liquid 4 is established by local pressure on the outer surface of the tool 3. Remove the tool 3 from the matrix 1 and, without removing the magnetic field, for example together with magnets 8 (can be fixed on the side surface of the tool 3), mounted on the equipment.

После износа рабочего профиля инструмента 3 или при смене объекта производства магнитное поле с инструмента снимают, жидкость 4 отделяют от гранул 6 и 7 и повторно используют в последовательности, приведенной в изобретении, для последующего применения.After wear of the working profile of the tool 3 or when changing the object of production, the magnetic field is removed from the tool, the liquid 4 is separated from the granules 6 and 7 and reused in the sequence shown in the invention for subsequent use.

Пример осуществления способа: для чистовой обработки рабочего профиля кулачка из сплава ВК8 требуется удалить припуск 0,03 мм алмазным бруском с гранулами из порошка M10 и концентрацией 100%. Размеры бруска 100×5×15 мм. Перепад высот профиля кулачка 2,5 мм. Выполняют на дне матрицы профиль, обратный рабочей части кулачка, заливают слой реологической жидкости на высоту 15 мм, засыпают алмазный порошок в форме гранул до достижения им дна матрицы (около 18 секунд), после чего контролируют слой жидкости, окружают матрицу постоянными магнитами из сплава АЛНИКО так, чтобы разноименные полюса противолежали относительно матрицы. Вынимают брусок вместе с магнитами, крепят магниты на клей на боковые поверхности бруска и выполняют бруском доводку профиля кулачка на притирочном станке. Через 3,2 минуты достигнута точность профиля кулачка 0,008-0,01 мм, шероховатость Ra=0,005-0,007 мкм, что соответствует требованиям чертежа. Общее время изготовления бруска составило 28-30 минут, что на несколько порядков ниже, чем изготовление нового инструмента, а технологические возможности бруска оказались выше, чем у твердых алмазных притиров, что сократило время операции в 1,7 раза.An example of the method: for finishing the working profile of a cam made of VK8 alloy, it is necessary to remove an allowance of 0.03 mm with a diamond bar with granules of M10 powder and a concentration of 100%. The dimensions of the bar are 100 × 5 × 15 mm. The height difference of the cam profile is 2.5 mm. The profile opposite the working part of the cam is performed at the bottom of the matrix, a layer of rheological liquid is poured to a height of 15 mm, diamond powder in the form of granules is poured until it reaches the bottom of the matrix (about 18 seconds), after which the liquid layer is controlled, the matrix is surrounded by permanent magnets made of ALNIKO alloy so that opposite poles are opposite relative to the matrix. They take out the bar together with the magnets, attach the magnets to the glue on the side surfaces of the bar, and carry out the bar refinement of the cam profile on the lapping machine. After 3.2 minutes, the accuracy of the cam profile was achieved 0.008-0.01 mm, roughness Ra = 0.005-0.007 μm, which corresponds to the requirements of the drawing. The total production time of the bar was 28-30 minutes, which is several orders of magnitude lower than the manufacture of a new tool, and the technological capabilities of the bar were higher than that of solid diamond lapping, which reduced the operation time by 1.7 times.

Пример осуществления способа для изготовления абразивного круга с зернистостью 80% и смесью абразивных гранул из карбида кремния М20 (50%) и M10 (50%). Применялось вращение матрицы со скоростью 300 об/мин. Время изготовления круга составило 40 минут. Технологические показатели при чистовом шлифовании стали 40ХНМА составили: погрешность фасонного профиля не более 0,01 мм, шероховатость Ra=0,08-0,1 мкм. Время операции с учетом профилирования круга сократилось в 18 раз.An example implementation of the method for the manufacture of an abrasive wheel with a grit of 80% and a mixture of abrasive granules of silicon carbide M20 (50%) and M10 (50%). The rotation of the matrix was applied at a speed of 300 rpm. The production time of the circle was 40 minutes. Technological indicators for finishing grinding of steel 40KHNMA amounted to: the profile shape error is not more than 0.01 mm, roughness Ra = 0.08-0.1 μm. The operation time taking into account profiling of the circle was reduced by 18 times.

Claims

The method of forming the working zone of an abrasive tool in the matrix with granules of abrasive powder in a rheological fluid, characterized in that the matrix gives the profile opposite to the profile of the working part of the tool from the side of the working part of the tool, poured into the matrix rheological liquid to obtain the profile of the tool, create a force field directed to side of the working part of the tool, then granules of abrasive powder are fed in this direction with the composition and concentration of granules required for cutting until they reach Ritse tool working zone is adjusted by changing the dimensions of the tool volume of rheological fluid further create a rheological fluid magnetic field around the matrix, the tool is kept in the matrix before curing and without limiting eliminate magnetic field in the tool is removed from its matrix.