Способ абразивной обработки

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для абразивной обработки поверхностей деталей машин. В полость инструмента под давлением помещают упругий агент и вводят инструмент в контакт с обрабатываемой поверхностью. В качестве упругого агента берут смазочно-охлаждающую технологическую среду (СОТС). В эластичной рабочей поверхности инструмента выполняют каналы. Подвод СОТС в зону обработки осуществляют через каналы за счет наложения на СОТС ультразвуковых колебаний. При этом вязкость СОТС снижается, повышая проникающую способность среды. Энергия колебаний передается эластичной рабочей поверхности инструмента, а также абразивным зернам, в результате повышается качество обработки. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к абразивной обработке поверхностей деталей машин.

Известен способ шлифования поверхностей деталей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, заполненного жидкостью или газом, рабочая поверхность которого покрыта абразивом, осуществляемым в условиях постоянного прижима инструмента к детали (см. авт. свид. СССР N 244146 кл B 24 D 17/00, 1967 г.) К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа относится то, что в известном способе реализуется необходимость точного изменения давления в соответствии с изменением скорости вращения или прижима инструмента, что является трудной инженерной задачей. Условия контакта в зоне обработки в ходе процесса ухудшаются в результате интенсификации физико-химических реакций.

Известен также способ шлифования поверхностей деталей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, заполненного жидкостью или газом, рабочая поверхность которого покрыта абразивом, осуществляемый в условиях постоянного прижима инструмента к детали, где в баллон вводят ферромагнитные частицы, а прижим инструмента осуществляют путем воздействия на них внешнего магнитного поля (см. авт. свид. СССР N 534351 кл. B 24 D 13/00, B 24 B 31/10, 1976 г.) К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что реализация процесса резания осуществляется с наложением магнитного поля и необходимостью его управления в ходе обработки. При этом условия контакта в ходе обработки ухудшаются за счет интенсификации физико-химического взаимодействия контактирующих поверхностей.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является СПОСОБ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ, в котором в полость инструмента под давлением помещают упругий агент и вводят инструмент в контакте с поверхностью инструмента (см. авт. свид. СССР N 650797, кл. B 24 D 13/00, 1979 г), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе управление формированием качества поверхности детали осуществляется лишь варьированием давления упругого агента. При этом условия контакта с обрабатываемой поверхностью ухудшаются за счет интенсификации физико-химических реакций в ходе обработки между взаимодействующими поверхностями. Таким образом, в процессе резания участвует ограниченное количество рабочих кромок зерен инструмента, интенсивный износ которых и засаливание приводят к прекращению съема материала.

Сущность изобретения заключается в следующем. Решается задача улучшения условий микрорезания и благоприятных условий контакта взаимодействующих поверхностей в ходе обработки путем подвода смазочно-охлаждающей технологической среды, интенсификация которого пропорциональна времени взаимодействия инструмента и детали.

Технический результат - улучшение качества обрабатываемой поверхности детали.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе абразивной обработки в полость инструмента под давлением помещают упругий агент и инструмент вводят в контакт с обрабатываемой поверхностью.

Особенность заключается в том, что в качестве упругого агента берут смазочно-охлаждающую технологическую среду (СОТС), а в эластичной рабочей поверхности выполняют каналы, через которые осуществляют подвод СОТС в зону обработки. Перемещение СОТС через каналы вызывают наложением на СОТС ультразвуковых колебаний.

Для реализации способа в полость инструмента предварительно заливают СОТС и производят обжатие обрабатываемой поверхности изделия эластичной рабочей поверхностью при пониженной температуре, а соответственно высокой вязкости СОТС. Данное положение инструмента фиксируют охлаждением СОТС при абсолютном заполнении полости инструмента.

В ходе процесса обработки СОТС подвергают воздействию ультразвуковых колебаний (УЗК), снижая вязкость и повышая проникающую способность среды. СОТС при прохождении через каналы передает энергию колебаний эластичной рабочей поверхности инструмента, а затем, попав в зону обработки, непосредственно абразивным зернам, сообщая им дополнительные перемещения и образуя защитные пленки между взаимодействующими поверхностями. Облегчая условия микрорезания и снижая интенсивность физико-химических реакций. В результате достигается улучшение качества обработки изделий.

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 источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Новизна".

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 (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения; замена какой-либо части (частей) 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 (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса 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.

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.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертеже изображена принципиальная схема реализации способа абразивной обработки.

В полость инструмента 1 помещают под давлением упругий агент 2, в качестве которого берут смазочно-охлаждающую технологическую среду. Производят обжатие обрабатываемой поверхности детали 3 при повышенном давлении и вязкости СОТС при ее пониженной температуре эластичной рабочей поверхностью 4. Данное положение инструмента фиксируют при полном заполнении СОТС полости инструмента. Детали сообщают вращение и осуществляют обработку, подвергая СОТС воздействию УЗК, но не позволяя ее утечку через патрубок 5. При воздействии УЗК вязкость СОТС снижается, а проникающая способность увеличивается. СОТС начинает проникать в зону обработки через каналы 6 в эластичной рабочей поверхности, сообщая ей энергию колебаний. Попав в зону контакта СОТС, дополнительно накладывают колебания на абразивные зерна и создают защитные пленки, облегчая условия резания и снижая интенсивность физико-химических реакций, способствуя повышению качества.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата. Так, например, деталь из сплава ВТ22 закрепляли на машинке ИП 2009 БПУ-11 и приводили во вращение частотой 1500 об/мин. В полости инструмента предварительно размещали воск технический (ГОСТ 23683-79). В эластичной рабочей поверхности инструмента из шлифовальной шкурки 14А25П С ФЖА (ГОСТ 13344-79) выполняли отверстия-каналы диаметром 1 мм с шагом 5 мм. В ходе обработки воск подвергали воздействию УЗК с частотой 19 кГц с использованием генератора УЗУ 0,25. В результате реализации заявляемого способа обеспечено достижение качества поверхности образцов с R_а = 0,52....0,55 мкм, что в 1,4...1,7 раза улучшает качество по сравнению с прототипом. 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, при абразивной обработке деталей машин;
для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ".

Формула изобретения

Способ абразивной обработки, включающий введение в контакт с обрабатываемой поверхностью детали инструмента с эластичной рабочей поверхностью и полостью, в которую под давлением помещен упругий агент, отличающийся тем, что используют инструмент со смазочно-охлаждающей технологической средой (СОТС) в качестве упругого агента и с каналами в эластичной рабочей поверхности, при этом осуществляют подвод СОТС через упомянутые каналы в зону обработки посредством наложения на СОТС ультразвуковых колебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1