Способ абразивной обработки

 

Изобретение относится к механической обработке деталей резанием, в частности к обработке деталей абразивным инструментом с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Техническим результатом изобретения является повышение производительности абразивной обработки и улучшение качества обработанной поверхности. Способ абразивной обработки включает этапы предварительной и окончательной обработки. На этапе предварительной обработки используют крупнозернистый абразивный инструмент с подачей в зону обработки водной СОЖ. На этапе окончательной обработки подают масляную СОЖ с введенным в нее абразивным порошком с достаточно большой зернистостью. При переходе на этап окончательной обработки абразивный инструмент отводят от обрабатываемой заготовки на расстояние, не превышающее размера зерен основной фракции абразивного инструмента и размера зерен абразивного порошка. Варьируя величиной отвода круга от заготовки и зернистостью порошка, можно управлять параметрами шероховатости поверхности и повышать производительность обработки.

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 в зону обработки раздельно подают на этапе предварительной обработки водную СОЖ, а на этапе окончательной обработки - масляную СОЖ, отличающийся тем, что с целью повышения производительности обработки и улучшения качества обработанной поверхности, на этапе окончательной обработки в масляную СОЖ вводят абразивный порошок, зернистость которого в 10-30 раз меньше зернистости абразивного инструмента (авт. св. СССР N 1000236, B 24 B 24/100, 1983).

У прототипа и заявляемого изобретения имеются общие существенные признаки: раздельная (по этапам шлифования) подача в зону обработки водной и масляной СОЖ; введение на этапе окончательной обработки в масляную СОЖ абразивного порошка.

Недостатком прототипа, как и предыдущего аналога, является необходимость 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 (тех же инородных масел, например). Согласно прототипу, в масляную 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 и нескольких очистителей, работающих последовательно.

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

Для достижения указанного технического результата в способе абразивной обработки, включающем этапы предварительной и окончательной обработки абразивным инструментом и подачу в зону обработки на этапе предварительной обработки водной СОЖ, а на этапе окончательной обработки - масляной СОЖ с введенным в нее абразивным порошком, используют крупнозернистый абразивный инструмент, зернистость которого больше зернистости инструмента, соответствующей требованиям к качеству шлифовальной поверхности, и крупнозернистый абразивный порошок с достаточно большой зернистостью, выбранной из условия легкого удаления образующихся механических частиц шлама при очистке СОЖ, при этом при переходе на этап окончательной обработки абразивный инструмент отводят от обрабатываемой заготовки на расстояние, не превышающее размера зерен основной фракции абразивного инструмента и размера зерен абразивного порошка.

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 совокупности 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 шлифовальной 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 обработок. Чтобы обеспечить высокую производительность обработки на предварительных этапах при съеме основной части припуска, шлифование выполняют кругом, зернистость которого больше зернистости, соответствующей требованиям к качеству шлифовальной 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 подачу водной СОЖ прекращают и в зону обработки подают масляную СОЖ с введенным в нее абразивным порошком, а абразивный инструмент отводят от обрабатываемой заготовки на расстояние, не превышающее размера зерен основной фракции абразивного инструмента и размера зерен вводимого в масляную СОЖ абразивного порошка. Например, если шлифование выполняют кругом 40-й зернистости (размер зерен основной фракции 400 мкм), а в масляную СОЖ вводят абразивный порошок 12-й зернистости (120 мкм), то расстояние, на которое отводят абразивный инструмент от обрабатываемой заготовки, не должно превышать 120 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 и зернистостью порошка 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, находящегося 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 масляной СОЖ.

За счет такого "двойного" воздействия абразивных зерен порошка и круга формируется шероховатость шлифовальной 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 недостатка, присущего прототипу: поскольку зернистость абразивного порошка достаточно велика, удаление относительно крупных механических частиц из СОЖ (при ее очистке) не представляет каких-либо трудностей.

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 обработки на этапе предварительной обработки водной смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), а на этапе окончательной обработки - масляной СОЖ с введенным в нее абразивным порошком, отличающийся тем, что 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, при этом при переходе на этап окончательной обработки абразивный инструмент отводят от обрабатываемой заготовки на расстояние, не превышающее размера зерен основной фракции абразивного инструмента и размера зерен абразивного порошка.