Способ абразивной обработки

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке заготовок абразивным инструментом с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Шлифование заготовок осуществляют по циклу, включающему этапы предварительной и окончательной обработки. Для обеспечения высокой производительности обработки на предварительных этапах при съеме основной части припуска шлифование выполняют кругом, зернистость которого больше зернистости, соответствующей требованиям к качеству шлифованной поверхности. В зону обработки подают поливом или напорной струей водную СОЖ. При переходе на этап окончательной обработки в зону резания подают водную СОЖ с введенным в нее абразивным порошком. При этом абразивный инструмент отводят от обрабатываемой заготовки на расстояние, не превышающее размера зерна абразивного порошка. Зерна абразивного порошка, попадающие в пространство между рабочей поверхностью круга, имеющей развитый микрорельеф, и материалом заготовки, наносят на шлифуемую поверхность массовые микроцарапины, что повышает качество шлифуемой поверхности заготовки. Поскольку зернистость порошка достаточно велика, удаление крупных механических частиц при очистке СОЖ не представляет трудностей.

Изобретение относится к механической обработке заготовок резанием, в частности к обработке заготовок абразивным инструментом (шлифовальным кругом) с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ).

Производительность шлифовальных операций зависит от структуры рабочего цикла и длительности его этапов, причем на начальных этапах цикла снимается основная часть припуска на обработку, а на заключительном этапе обеспечивается заданное качество обработанных поверхностей.

Известен способ абразивной обработки (шлифования), включающий этапы предварительной и окончательной обработки заготовки абразивным инструментом, при котором в зону обработки раздельно подают на этапе (или этапах) предварительной обработки поливом водную СОЖ, а на этапе окончательной обработки масляную СОЖ (авт.св. СССР N 729034, B 24 B 1/00, 1978).

Благодаря раздельному использованию водной и масляной СОЖ обеспечивается возможность вести обработку более крупнозернистым кругом, обеспечивая при этом повышение производительности предварительной обработки.

Основным недостатком данного аналога является необходимость последующего разделения масляной и водной СОЖ, используемой в оборотном цикле в системе применения СОЖ, что представляет собой достаточно сложную и дорогостоящую операцию.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ абразивной обработки, включающий этапы предварительной и окончательной обработки абразивным инструментом, при котором на этапе окончательной обработки в СОЖ, подаваемую в зону резания, вводят абразивный порошок, зернистость которого в 10-30 раз меньше зернистости абразивного инструмента (авт.св. СССР N 1000236, B 24 B 1/00, 1983).

У прототипа и заявляемого изобретения имеется общий существенный признак: введение в СОЖ на этапе окончательной обработки абразивного порошка.

Недостатком прототипа, как и предыдущего аналога, является необходимость последующего разделения масляной и водной СОЖ. Кроме того, у прототипа есть и специфический недостаток: как известно, в процессе эксплуатации СОЖ загрязняется отходами обработки (шлифовальным шламом) и ее необходимо непрерывно очищать от механических и жидкостных примесей (инородных масел, например). Согласно прототипу в масляную смесь СОЖ вводят мелкозернистый абразивный порошок. Например: при шлифовании кругом 16-й зернистости, размер зерен основной фракции которой составляет 160 мкм, размеры зерен абразивного порошка должны находиться в диапазоне от 5,3 до 16 мкм, а при шлифовании кругом 10-й зернистости - от 3,3 до 10 мкм (в 10-30 раз меньше зернистости абразивного инструмента). Механические частицы столь малых размеров очень трудно извлечь из СОЖ при ее очистке, для этого понадобятся весьма дорогостоящие очистители или, скорее всего, комбинация из нескольких очистителей, работающих последовательно.

Технический результат изобретения - повышение производительности абразивной обработки (шлифования) и улучшение качества обработанных поверхностей.

Для достижения указанного технического результата в известном способе абразивной обработки, включающем этапы предварительной и окончательной обработки абразивным инструментом и подачу в зону резания смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на водяной основе, при переходе на этап окончательной обработки в водную СОЖ вводят абразивный порошок, а абразивный инструмент отводят от обрабатываемой заготовки на расстояние, не превышающее размера зерен основной фракции абразивного порошка, подаваемого с СОЖ, при этом используют крупнозернистый абразивный инструмент, зернистость которого больше зернистости инструмента, соответствующей требованиям к качеству шлифованной поверхности, и крупнозернистый абразивный порошок с достаточно большой зернистостью, выбранной из условия легкого удаления образующихся механических частиц шлама при очистке СОЖ.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в машиностроении на шлифовальных операциях.

Получение технического результата, заключающегося в повышении производительности обработки или в улучшении качества шлифованной поверхности, позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Шлифование заготовок осуществляют по циклу, включающему этапы предварительной и окончательной обработки. Чтобы обеспечить высокую производительность обработки на предварительных этапах при съеме основной части припуска, шлифование выполняют кругом, зернистость которого больше зернистости, соответствующей требованиям к качеству шлифованной поверхности, а также форсируют режимы обработки. На этапе (или этапах) предварительной обработки в зону обработки подают поливом или напорной струей водную СОЖ. При переходе на этап окончательной обработки в зону резания подают водную СОЖ с введенным в нее абразивным порошком, а абразивный инструмент отводят от обрабатываемой заготовки на расстояние, не превышающее размера зерен вводимого в водную СОЖ абразивного порошка. Например, если шлифование выполняют кругом 40-й зернистости (размер зерен основной фракции 400 мкм), а в водную СОЖ вводят абразивный порошок 12-й зернистости (120 мкм), то расстояние, на которое отводят абразивный инструмент от обрабатываемой заготовки, не должно превышать 12 мкм. Зерна абразивного порошка, попадающие в пространство между рабочей поверхностью круга, имеющей развитый микрорельеф, и материалом заготовки, наносят на шлифуемую поверхность массовые микроцарапины и формируют тем самым микрорельеф шлифуемой поверхности заготовки.

За счет варьирования величиной отвода круга от заготовки открываются широкие возможности управления высотными и шаговыми параметрами шероховатости шлифованной поверхности. Например, возможен вариант, при котором после быстрого отвода абразивный инструмент (шлифовальный круг) сохраняет контакт с заготовкой при небольшом натяге в технологической системе. При этом наиболее выступающие абразивные зерна шлифовального круга, находящиеся на его рабочей поверхности, контактируют с материалом заготовки при очень малых глубинах внедрения (идет процесс выхаживания). Одновременно "работают" и абразивные зерна порошка, подаваемого в зону обработки с водной СОЖ. За счет такого "двойного" воздействия абразивных зерен порошка и круга формируется шероховатость шлифованной поверхности. Возможен и другой вариант, при котором абразивный инструмент полностью выводится из контакта с материалом заготовки; в этом случае шероховатость шлифуемой поверхности формируется только зернами абразивного порошка.

Предлагаемый способ абразивной обработки не имеет недостатков, присущих прототипу: поскольку зернистость абразивного порошка достаточно велика, удаление относительно крупных механических частиц из СОЖ (при ее очистке) не представляет каких-либо трудностей; отпадает необходимость разделения водной и масляной СОЖ после окончания процесса шлифования.

Заявляемое изобретение не оказывает отрицательного влияния на состояние окружающей среды.

Формула изобретения

Способ абразивной обработки, включающий этапы предварительной и окончательной обработки абразивным инструментом и подачу в зону резания смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на водной основе, отличающийся тем, что при переходе на этап окончательной обработки в водную СОЖ вводят абразивный порошок, а абразивный инструмент отводят от обрабатываемой заготовки на расстояние, не превышающее размера зерен основной фракции абразивного порошка, подаваемого с СОЖ, при этом используют крупнозернистый абразивный инструмент, зернистость которого больше зернистости инструмента, соответствующей требованиям к качеству шлифованной поверхности, и крупнозернистый абразивный порошок с достаточно большой зернистостью, выбранной из условия легкого удаления образующихся механических частиц шлама при очистке СОЖ.