Способ шлифования

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на операциях шлифования заготовок из адгезионно-активных материалов. Осуществляют предотвращение засаливания рабочей поверхности шлифовального круга в процессе шлифования. Для чего к рабочей поверхности вращающегося шлифовального круга после правки прижимают брусок. В качестве материала бруска используют монолитный материал, имеющий твердость и теплоустойчивость ниже, чем у абразивного материала шлифовального круга, и обладающий высокой адгезионной активностью по отношению к абразивному материалу круга. Номинальное давление в зоне контакта бруска с кругом составляет 15000-20000 Па. Такие действия снижают интенсивность налипания частиц материала заготовки на зерна круга в процессе шлифования, повышают производительность и качество обработки, обеспечивают максимальный период стойкости шлифовального круга и минимальные значения составляющих сил резания. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке шлифованием, и может быть использовано при шлифовании заготовок из материалов, обладающих высокой адгезионной активностью по отношению к шлифовальному кругу.

Известен способ шлифования, заключающийся в воздействии на рабочую поверхность вращающегося шлифовального круга эластичным инструментом, в качестве которого используют эластомер (а.с. 1775282 СССР, МКИ³ В 24 В 53/007. Способ чистки абразивных инструментов /И.И. Кузнецов. №4847739/08; заявл. 03.05.90; опубл. 15.11.92, БИ №42).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится низкая эффективность удаления налипов металла с зерен шлифовального круга и большой размерный износ инструмента для его очистки.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является выбранный в качестве прототипа способ предотвращения засаливания абразивных кругов (а.с. 562418 СССР, МКИ В 24 В 53/00. Способ предотвращения засаливания абразивных кругов и устройство для его осуществления /А.Я. Качан, В.Н. Пшеничный, А.Н. Бессонов. №2340386/08; заявл. 29.07.76; опубл. 22.09.77, БИ №23), заключающийся в создании на рабочей поверхности круга и детали одинаковых по знаку и величине электрических потенциалов.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа предотвращения засаливания, принятого за прототип, относится то обстоятельство, что известный способ не позволяет значительно снизить интенсивность налипания частиц материала заготовки на абразивные зерна круга.

Сущность изобретения заключается в следующем. При шлифовании заготовок из адгезионно-активных материалов вследствие засаливания круга его режущая способность нестабильна и 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 адгезионно-активных материалов является предотвращение засаливания рабочей поверхности шлифовального круга. Это приводит к стабилизации режущей способности круга между правками, благодаря чему обеспечивается возможность увеличения производительности обработки и периода стойкости круга. Последнее обеспечивает сокращение числа правок и экономию кругов, а также улучшение качества шлифованных деталей.

Технический результат - увеличение производительности бездефектного шлифования путем форсирования режима обработки и (или) увеличения периода стойкости шлифовального круга и сокращения тем самым числа правок при обеспечении заданного качества шлифованных деталей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что, как и в известном способе, предотвращают засаливание рабочей поверхности круга в процессе шлифования, особенность при этом заключается в том, что предотвращение засаливания осуществляют после правки шлифовального круга путем прижима к его рабочей поверхности бруска, в качестве материала которого используют монолитный материал, имеющий твердость и теплоустойчивость ниже, чем у абразивного материала шлифовального круга, и обладающий высокой адгезионной активностью по отношению к абразивному материалу круга, а номинальное давление в зоне контакта бруска с кругом составляет 15000-20000 Па.

В зоне контакта бруска с рабочей поверхностью вращающегося шлифовального круга выделяется теплота. Поскольку теплоустойчивость материала бруска ниже, чем абразивного материала (зерен) круга, то за счет теплоты материал бруска размягчается. В условиях давления, вызывающего пластическую деформацию материала бруска, и высоких температур происходит адгезионное взаимодействие материала бруска с абразивными зернами круга и налипание материала бруска на зерна круга. Интенсивность налипания увеличивается с увеличением адгезионной активности контактирующих объектов. Частицы материала бруска заполняют впадины субмикропрофиля на поверхности зерна круга. Поскольку именно впадины субмикропрофиля являются первичными очагами засаливания поверхности зерна в процессе шлифования, то их заполнение частицами материала бруска приводит к устранению потенциальных очагов налипания частиц материала заготовки на зерна круга при шлифовании.

При номинальном давлении в зоне контакта бруска с кругом 15000-20000 Па частицы материала бруска активно заполняют впадины субмикропрофиля на поверхности зерна круга.

Снижение интенсивности налипания частиц материала заготовки на зерна круга приводит к снижению коэффициента трения в контакте зерна с материалом заготовки, благодаря чему уменьшается сила шлифования и контактная температура, что позволит увеличить производительность шлифования и (или) период стойкости шлифовального круга. Если твердость материала бруска ниже твердости зерен очищаемого круга, то в процессе очистки на зернах круга не образуются площадки затупления, которые могли бы снизить режущую способность круга и соответственно эффективность процесса шлифования.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, 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 способе шлифования, 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 очистки. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает явным образом для специалиста из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков, представлении их во взаимосвязи либо изменении ее вида.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

На чертежах представлены: фиг.1 - исходное положение бруска относительно шлифовального круга; фиг.2 - брусок, прижатый к рабочей поверхности круга.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.

После правки к рабочей поверхности шлифовального круга 1, вращающегося с рабочей скоростью, подводят и прижимают брусок 2, закрепленный в державке 3 (фиг.2). При высоких давлении и температуре в зоне контакта происходит адгезионное взаимодействие бруска с зерном круга и заполнение размягченным материалом бруска впадин субмикропрофиля на поверхности зерна круга, благодаря чему в процессе шлифования снижается интенсивность налипания частиц материала (металла) заготовки на зерна круга. Снижение интенсивности засаливания обеспечивает повышение производительности шлифования при обеспечении заданного качества шлифованных деталей. Повышение производительности шлифования достигается за счет форсирования режима обработки и (или) увеличения периода стойкости шлифовального круга и сокращения тем самым числа правок.

Экспериментальные исследования провели при плоском маятниковом шлифовании заготовок из стали 3Х3М3Ф кругом 25А16НСТ17К5. Рабочая скорость круга составляла 35 м/с, скорость продольной подачи 10 м/мин, врезная подача 0,005 мм/дв. ход. В зону шлифования подавали 3%-ный раствор продукта Синхо-6 с расходом 10 дм³/мин. После правки шлифовального круга и в процессе шлифования через каждые 2 минуты к его рабочей поверхности прижимали на 2 секунды брусок из технического стекла с силой 1-5 Н.

В качестве критериев оценки эффективности процесса шлифования использовали: период стойкости шлифовального круга τ_s, составляющие силы шлифования Р_у и P_z. Результаты исследований представлены в таблице.

Из полученных результатов следует, что если брусок прижимать к рабочей поверхности круга с силой 3-4 Н, то процесс шлифования характеризуется максимальным периодом стойкости шлифовального круга и минимальными значениями составляющих силы шлифования. При других значениях силы прижима эффективность процесса шлифования ниже. Диапазону сил 3-4 Н при размерах рабочей поверхности бруска 10x20 мм соответствовало давление 15000-20000 Па.

Сила прижима бруска к кругу, Н	Период стойкости шлифовального круга τs, мин	Составляющие силы шлифования, Н
Ру	Pz
1,0	5,5	118	74
2,0	6,0	116	73
3,0	6,5	111	69
4,0	6,4	113	71
5,0	6,0	115	72

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа шлифования следующей совокупности условий:

- способ шлифования, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, предназначен для использования в машиностроении, а именно на операциях шлифования заготовок из материалов, обладающих высокой адгезионной активностью;

- для заявленного способа шлифования в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- способ шлифования, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».

Способ шлифования, включающий предотвращение засаливания рабочей поверхности шлифовального круга в процессе шлифования, отличающийся тем, что предотвращение засаливания рабочей поверхности шлифовального круга осуществляют после правки последнего путем прижима к его рабочей поверхности бруска, в качестве материала которого используют монолитный материал, имеющий твердость и теплоустойчивость ниже, чем у абразивного материала шлифовального круга, и обладающий высокой адгезионной активностью по отношению к абразивному материалу круга, при этом номинальное давление в зоне контакта бруска с кругом составляет 15000-20000 Па.