Способ абразивной обработки

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для абразивной обработки поверхностей деталей машин. Детали сообщают вращение и поступательное перемещение в направлении инструмента. Абразив размещают в смазочно-охлаждающей технологической среде (СОТС), которую используют в качестве инструмента. Охлаждая, а затем нагревая СОТС, изменяют вязкость среды и соответственно степень закрепления абразива. Такие действия обеспечивают совмещение предварительной и окончательной абразивной обработки, что расширяет технологические возможности процесса. 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, неизменность закрепления абразива относительно обрабатываемой поверхности.

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 расположение режущих элементов и их закрепление относительно обрабатываемой поверхности в ходе обработки не изменяется.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ абразивной обработки, в котором детали сообщают вращение и вводят в контакт 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 расположение режущих элементов, их закрепление и условия контакта с обрабатываемой поверхностью не подвергаются целенаправленным изменениям. Таким образом, в процессе резания участвует ограниченное количество рабочих кромок зерен инструмента, износ которых приводит к прекращению съема материала.

Сущность изобретения заключается в следующем. Решается задача активного использования режущих возможностей абразивных зерен инструмента изменением их размещения относительно обрабатываемой поверхности и степени закрепления, а также свойств смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС).

Технический результат - расширение технологических возможностей процесса обработки.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе абразивной обработки детали сообщают вращательное движение относительно своей оси и вводят в контакт с поверхностью инструмента. Особенность заключается в том, что деталь поступательно перемещают в направлении абразива, где абразив размещают в смазочно-охлаждающей технологической среде (СОТС), а жесткость закрепления абразива изменяют: охлаждая, а затем нагревая СОТС.

При охлаждении и нагревании СОТС изменяется вязкость среды и соответственно жесткость закрепления абразива, размещенного в ней. Низкотемпературное состояние среды способствует жесткому закреплению абразива и позволяет эффективно осуществлять предварительную обработку поверхности с интенсивным съемом материала и охлаждением зоны обработки. Для окончательной обработки поверхности температуру СОТС увеличивают, снижая вязкость и степень закрепления абразива, увеличивая проникающую способность среды. Процесс обработки детали осуществляется эластичным инструментом в условиях жидкостного трения в присутствии среды. В контакте участвуют не затупленные режущие кромки абразивных зерен при высокой однородности нагружения на единичное зерно. Режущие кромки постоянно обновляются в связи с шестью степенями свободы абразивных зерен и процесс обработки происходит при благоприятных условиях контакта взаимодействующих поверхностей. Обеспечивается возможность варьирования интенсивностью съема материала и расширения диапазона изменения качественных характеристик детали.

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.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата: детали 1 сообщают движение, вращательное относительное своей оси и поступательное в направлении абразива. Абразив 2 размещают в смазочно-охлаждающей технологической среде (СОТС) 3. Охлаждая, а затем нагревая СОТС, изменяют вязкость среды и соответственно жесткость закрепления абразива, что позволяет варьировать условия контакта и расширять технологические возможности обработки.

Так, например, детали из стали 30ХГСА закрепляли на машинке ЧП 2009 БПУ-11 и приводили во вращение частотой 1500 оборотов в минуту, сообщая поступательное перемещение со скоростью 3 м/мин в направление абразива. Абразив характеристики 14А 40П размещали в среде парафина (ГОСТ 23 683-77). В начальной стадии обработки среду охлаждали до 0^oC, осуществляя технологический переход по предварительной обработке. Затем среду нагревали до 120^oC, осуществляя полирование поверхности. В результате за один предлагаемый способ обеспечивается совмещение предварительной и окончательной абразивной обработки и достижение требуемых характеристик качества детали.

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 чистовой 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, при котором детали сообщают вращение и вводят в контакт с поверхностью инструмента, отличающийся тем, что в качестве инструмента используют смазочно-охлаждающую технологическую среду (СОТС) с размещенным в ней абразивом, при этом детали сообщают поступательное перемещение в направлении инструмента и изменяют степень закрепления абразива в СОТС путем последовательных охлаждения и нагрева последней.

РИСУНКИ

Рисунок 1