Способ плоского шлифования с наложением ультразвуковых колебаний


 

B24B1/04 - Станки, устройства или способы для шлифования или полирования (шлифование зубчатых колес B23F, винтовой резьбы B23G 1/36, путем электроэрозионной обработки B23H; путем пескоструйной обработки B24C, инструменты для шлифования, полирования и заточки B24D; полирующие составы C09G 1/00; абразивные материалы C09K 3/14; электролитическое травление или полирование C25F 3/00, устройства для шлифования уложенных рельсовых путей E01B 31/17); правка шлифующих поверхностей или придание им требуемого вида; подача шлифовальных, полировальных или притирочных материалов

Владельцы патента RU 2418671:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на операциях плоского шлифования заготовок из различных материалов. Перед шлифованием заготовка устанавливается в устройство для наложения частотно-модулированных ультразвуковых колебаний. Благодаря ультразвуковым колебаниям, сообщаемым заготовке в процессе шлифования, уменьшаются силы резания, контактные и локальные температуры в зоне контакта абразивных зерен с заготовкой. После шлифования заготовка вместе с устройством для наложения ультразвуковых колебаний снимается со станка и на нее продолжают накладывать частотно-модулированные ультразвуковые колебания вне зоны обработки. За счет этого увеличивается эффективность снятия остаточных напряжений в поверхностных слоях заготовки и производительность, так как в это время на станке обрабатывается следующая заготовка. Такие действия способствуют увеличению периода стойкости шлифовального круга и производительности обработки при обеспечении заданного качества шлифованных деталей. 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке плоским шлифованием заготовок из различных материалов.

Известен способ ультразвуковой стабилизации остаточных напряжений (см. Бабенко М.Г. Совершенствование технологии обеспечения размерной точности прецизионных деталей типа колец подшипников на основе использования ультразвуковой стабилизации внутренних напряжений. Автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.02.08. / Саратовский гос. техн. унив. - Саратов, 2002. - 16 с.), при котором после шлифования детали через шлифованную поверхность сообщают ультразвуковые колебания (УЗК) определенной амплитуды и частоты.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится отсутствие влияния энергии ультразвука на процесс шлифования заготовок, а также увеличение цикла изготовления детали за счет включения в него времени на ультразвуковую стабилизацию остаточных напряжений. В процессе шлифования и снятия остаточных напряжений используется различная технологическая оснастка. Кроме того, недостатком является вовлечение в процесс дислокационного поглощения энергии ультразвука сравнительно малого количества дислокаций, размеры которых лежат в узком диапазоне, поскольку частотная зависимость дислокационного поглощения имеет резонансный характер, а собственная резонансная частота дислокации определяется длиной дислокационного отрезка (см. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. / Под общ. ред. И.П.Голяминой. - М.: Советская энциклопедия, 1979. - 400 с.). Указанный недостаток обусловлен тем, что в указанном способе использованы УЗК определенной фиксированной частоты. В результате эффективность снятия технологических остаточных напряжений невелика.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является выбранный в качестве прототипа способ шлифования, заключающийся в непрерывном наложении ультразвуковых колебаний на заготовку в процессе шлифования (см. пат.RU №2276004 С1, опубл. 2006.05.10. Бюл. №13, осн. индекс МПК В24В 1/04(2006.01) «Способ шлифования»).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе ультразвуковые колебания не оказывают заметного влияния на процесс шлифования, так как имеет место локальный участок контакта инструмента для снятия остаточных напряжений и заготовки, и ультразвуковые колебания распространяются по ограниченному объему заготовки.

Сущность изобретения заключается в следующем. В процессе шлифования режущая способность шлифовального круга 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 различных материалов является наложение ультразвуковых колебаний в процессе шлифования, в данном случае на заготовку. Наложение ультразвуковых колебаний позволяет снизить коэффициент трения в зоне контакта круг-заготовка, силы резания, контактные и локальные температуры, что приводит к сохранению режущей способности абразивного зерна (АЗ), а следовательно, обеспечивается возможность увеличения производительности обработки и периода стойкости круга. Кроме того, в процессе шлифования в поверхностном слое заготовки формируются в большинстве случаев растягивающие остаточные напряжения, негативно влияющие на эксплуатационные характеристики изделия. Одним из способов снятия остаточных напряжений является наложение ультразвуковых колебаний. В данном случае наложение ультразвуковых колебаний на заготовку происходит как в процессе шлифования, так и после его окончания и снятия заготовки вместе с устройством для осуществления данного способа со станка. На станке появляется возможность обработки следующей заготовки. Отпадает необходимость установки-снятия заготовки во второе приспособление, поскольку используется одно приспособление. Это обеспечивает увеличение производительности обработки и эффективности снятия остаточных напряжений.

Технический результат - увеличение периода стойкости шлифовального круга и производительности обработки при обеспечении заданного качества шлифованных деталей.

Указанный технический результат при осуществлении способа плоского шлифования с наложением ультразвуковых колебаний включает непрерывное наложение ультразвуковых колебаний на заготовку в процессе шлифования.

Особенность заключается в том, что перед шлифованием заготовку устанавливают в устройство для наложения колебаний, причем ультразвуковые колебания накладывают на заготовку не только в процессе шлифования, но и после окончания этого процесса и снятия заготовки с устройством со станка.

Благодаря ультразвуковым колебаниям, сообщаемым заготовке в процессе шлифования, уменьшаются силы резания, контактные и локальные температуры в зоне контакта АЗ с заготовкой. Уменьшение локальных температур в зоне контакта АЗ с заготовкой позволяет улучшить качество шлифованных деталей и уменьшить массу налипов металла на зерна круга, благодаря чему увеличиваются период стойкости шлифовального круга и производительность шлифования. С изменением частоты изменяется длина волны, а место расположения узлов колебаний будет непостоянным, поэтому наложение на заготовку частотно-модулированных ультразвуковых колебаний обеспечивает колебание всех сечений поверхностного слоя заготовки. Увеличенный период наложения на заготовку частотно-модулированных ультразвуковых колебаний позволяет в максимальной степени снять остаточные напряжения с заготовки и улучшить эксплуатационные характеристики детали. Это обеспечивается за счет того, что после обработки шлифованием заготовка вместе с устройством для наложения ультразвуковых колебаний снимается со станка и на нее продолжают накладывать частотно-модулированные ультразвуковые колебаниями вне зоны обработки, за счет чего увеличивается эффективность снятия остаточных напряжений в поверхностных слоях заготовки, а в это время на станке обрабатывается следующая заготовка. Также отпадает необходимость устанавливать и снимать заготовку в различные приспособления. Для сообщения шлифуемой заготовке ультразвуковых колебаний частотно-модулированной формы используется электрический сигнал, модулированный по частоте, который может быть получен с помощью ультразвукового генератора (УЗГ).

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа плоского шлифования с наложением УЗК.

Устройство содержит: рамку 1, кронштейн 3, волновод 4, корпус 5, винт 6, пьезопреобразователи 7.

Заготовку 2 устанавливают в рамку 1, поджимают винтом 6 к торцу волновода 4. Рамку 1 устанавливают на магнитную плиту станка. На заготовку 2 накладываются УЗК, и проводится ее обработка шлифовальным кругом. Упругие механические колебания, генерируемые с помощью пьезопреобразователей 7, модулированные по частоте, сообщаются заготовке 2 через волновод 4. Волновод 4 крепится корпусом 5, установленном в кронштейне 3, жестко связанным с рамкой 1. Данное решение позволяет осуществить наложение частотно-модулированных колебаний на заготовку 2 без затруднения процесса шлифования. Наложение на заготовку 2 частотно-модулированных ультразвуковых колебаний обеспечивает колебание всех сечений поверхностного слоя.

Таким образом заготовке 2 сообщаются частотно-модулированные УЗК, что приводит к уменьшению сил резания, локальных температур, коэффициента трения АЗ с заготовкой и снижению остаточных напряжений, возникающих в процессе шлифования.

После обработки шлифованием заготовка 2 вместе с устройством для наложения ультразвуковых колебаний снимается со станка, и на нее продолжают накладывать частотно-модулированные УЗК вне зоны обработки с целью релаксации остаточных напряжений в поверхностном слое заготовки 2.

Способ обработки заготовок с наложением ультразвуковых колебании (УЗК), включающий установку заготовки в устройство для наложения УЗК, плоское шлифование заготовки на станке и снятие заготовки с упомянутым устройством со станка, при этом на заготовку накладывают УЗК непрерывно в процессе шлифования и после его окончания и снятия заготовки с устройством для наложения УЗК со станка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки поверхностей сапфировых подложек шлифованием. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки тонкостенных дисков. .

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для обработки и восстановления поврежденных твердых поверхностей, таких как керамические, мраморные, гранитные и, в частности, стеклянные поверхности.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для деревообрабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при регулярном уходе за твердой поверхностью. .

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при регулярном уходе за твердой гладкой поверхностью пола. .

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при регулярном уходе за твердой гладкой поверхностью пола. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании торцов деталей класса колец с малой осевой жесткостью, например крупногабаритных и сверхкрупногабаритных подшипников качения.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано на операциях плоского шлифования заготовок. .

Изобретение относится к механической обработке и может быть использовано в деревообрабатывающей, автомобильной и других отраслях промышленности для шлифования заготовок из листового материала.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на операциях круглого наружного шлифования заготовок типа колец подшипников, втулок. .

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для шлифования изделий из сверхтвердых и хрупких материалов с твердостью выше 8 по шкале Мооса, например: алмазов, лейкосапфира, керамики, твердых ювелирных камней, оптических, микроэлектронных материалов.

Изобретение относится к способу шлифования стержневидных обрабатываемых деталей, имеющих некруглое поперечное сечение, образованное ровными и/или дугообразными линиями, и плоские, проходящие параллельно друг другу торцевые стороны, а также к шлифовальному станку (варианты) и шлифовальной секции спаренного происхождения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на операциях шлифования заготовок деталей, работающих в условиях трения. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам абразивной обработки цилиндрических роликов роликовых подшипников и устройствам их реализации.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам получения изделий из спеченных композиционных материалов, и может быть использовано при изготовлении пар трения скольжения тяжело нагруженных подшипников.

Изобретение относится к изготовлению абразивных изделий. .

Изобретение относится к абразивному порошковому материалу, представляющему собой частицы оксида алюминия, содержащему переходный оксид алюминия и не менее 5.0 вес.%, но не более 40 вес.% аморфной фазы, причем частицы оксида алюминия имеют плотность менее 3,20 г/см3; к абразивной суспензии, содержащей воду в качестве растворителя и указанный абразивный порошковый материал в количестве от 3,0 вес.% до не более 30 вес.%.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано на операциях шлифования заготовок из адгезионно-активных материалов. .

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано на операциях шлифования заготовок из адгезионно-активных материалов. .

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при ежедневном уходе за твердой поверхностью пола
Наверх