СПОСОБ ВИБРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 1995 года по МПК B24B31/06 

Изобретение относится к вибрационной обработке и может использоваться при виброабразивной обработке деталей.

Существующие способы вибрационной обработки, обеспечивающие достижение требуемой шероховатости поверхности за минимальное время обработки, основаны на регулировании интенсивности съема. В начале процесса обработку деталей абразивными гранулами ведут при наибольших допустимых значениях амплитуды и наименьшей частоте колебаний, что обеспечивает наибольшую величину съема. Завершают обработку на режиме, соответствующем отделочной операции: наименьшей амплитуде и наибольшей частоте колебаний. Уменьшение амплитуды колебаний сопровождается снижением величины съема, которую частично компенсирует увеличение частоты колебаний, при этом значения достижимой шероховатости уменьшаются.

К недостаткам известных способов обработки деталей абразивными гранулами следует отнести повышенный расход абразива как в начальный период обработки, так и в последующий, поскольку при увеличении амплитуды и частоты колебаний рабочей камеры расход абразива повышается.

В качестве прототипа взят способ, в котором с целью получения требуемого качества поверхности детали за минимальное время обработки предусматривают следующие операции рабочего цикла:
1. Первый промежуток времени обработку ведут при наибольшей амплитуде (A_max) и наименьшей частоте (f_min) колебаний рабочей камеры.

2. Далее обработку ведут ступенчато или бесступенчато, уменьшая амплитуду (А) при одновременном увеличении частоты (f) колебаний, доводя их значения рабочего цикла до А_min и f_max.

К недостатку прототипа следует отнести повышенный расход (износ) гранул абразива во время всего рабочего цикла, так как повышенные значения амплитуды и частоты колебаний интенсифицируют износ абразивных гранул.

Целью изобретения является сокращение времени обработки и уменьшение износа (расхода) гранул абразивного наполнителя при достижении требуемой шероховатости поверхности деталей. Решение данной задачи основано на регулировании геометрии гранул абразивного наполнителя, оцениваемой средним радиусом кривизны контактной поверхности, и амплитудой колебания рабочей камеры в процессе виброабразивной обработки.

Поставленная цель достигается тем, что при виброабразивной обработке деталей абразивными гранулами определенной грануляции по мере увеличения среднего радиуса кривизны контактной поверхности ("степени обкатанности") гранул абразивного наполнителя, т.е. при R_н > R_o, значение амплитуды колебаний А_н при неизменной первоначальной ее частоте f_o задают по формуле
А_н А_o * (R_н/R_o)^b, где А_н значение амплитуды колебаний рабочей камеры с абразивными гранулами, имеющими средний радиус кривизны контактной поверхности R_н, в текущий момент времени; А_o экспериментально установленное, оптимальное значение амплитуды колебаний рабочей камеры с абразивными гранулами, имеющими средний радиус кривизны контактной поверхности R_o, в начальный момент времени; b показатель степени, значение которого изменяется в пределах 0,5-0,9. Под оптимальным значением амплитуды А_o и, соответственно, частоты f_o колебаний рабочей камеры следует понимать такой режим виброабразивной обработки, при котором при прочих равных условиях (марки гранул абразивного наполнителя, грануляции, степени обкатанности, оцениваемой параметром R_o, физико-механических свойств деталей, типа смазочно-охлаждающей жидкости, ее расхода, степени загрузки рабочей камеры и т.п.) получают наилучшие результаты по основным показателям процесса: максимальную производительность и минимальный расход (износ) абразивных гранул при достижении требуемой шероховатости поверхности детали. Величину среднего радиуса кривизны контактной поверхности гранул абразивного наполнителя R_o устанавливают в зависимости от зернистости в связке абразивных гранул и требований к шероховатости поверхности обработанных деталей по формуле
R_o μ * (1,258 * π²/σ_ε *α_ε ), где μ коэффициент, принимающий значения 1-6 в зависимости от степени обкатанности гранул (чем сильнее обкатаны гранулы, тем μ принимает большее значение); π 3,1416. σ_ε и α_ε статистические параметры профиля рельефа абразивных гранул, имеющие линейную связь со значениями зернистости абразива в связке, (см. значения σ_ε и α_ε в зависимости от зернистости Z в таблице). Предлагаемый способ реализуется в два этапа.

После загрузки рабочей камеры деталями и абразивными гранулами, имеющими средний радиус кривизны контактной поверхности R_o, который в зависимости от зернистости абразива в связке и требований к шероховатости поверхности обработанных деталей устанавливают по формуле
R_o= μ * (1,258 * π²/σ_ε *α_ε ), рабочей камере с загрузкой задают экспериментально установленные, оптимальные для данных условий обработки (марки гранул абразивного наполнителя, грануляции, степени обкатанности, оцениваемой параметром R_o, физико-механических свойств деталей, типа смазочно-охлаждающей жидкости, ее расхода, степени загрузки рабочей камеры и т.п.) амплитуду А_o и частоту f_o колебаний. При этом за критерий оптимальности принимают максимальную производительность процесса обработки и минимальный износ (расход) абразивных гранул при достижении требуемой шероховатости поверхности.

Продолжительность первого этапа определяется уменьшением веса абразивных гранул из-за износа их режущей поверхности. Уменьшение веса гранул приводит к снижению силы удара при контактном взаимодействии абразивной гранулы с деталью и, следовательно, к снижению интенсивности съема припуска с поверхности обрабатываемых деталей. Поэтому процесс обработки останавливают и заменяют гранулы абразивного наполнителя гранулами той же грануляции и зернистости, но имеющими средний радиус кривизны контактной поверхности R_н, причем R_н > R_o. Далее начинают второй этап обработки, при котором рабочей камере с загрузкой деталями и гранулами задают амплитуду колебаний А_н, определяемую по формуле
А_н А_o * (R_н/R₀)^0,5...0,9, а частоту колебаний оставляют без изменения, т.е. равной частоте колебаний f_o рабочей камеры на первом этапе обработки.

Режим обработки (А_н и f_o) этого этапа будет также оптимальным для данных условий, поскольку амплитуда колебаний А_н функционально связана с амплитудой колебаний А_o первого этапа обработки, а частота колебаний соответствует частоте колебаний f_o рабочей камеры первого этапа.

Увеличение амплитуды колебаний генерирует большие силы удара при контактном взаимодействии абразивной гранулы с деталями, что интенсифицирует съем припуска с поверхности обрабатываемых деталей. Увеличение же среднего радиуса кривизны контактной поверхности абразивных гранул повышает их износостойкость. Совместное увеличение амплитуды колебаний А_н и среднего радиуса кривизны контактной поверхности R_н абразивных гранул дает больший темп в скорости формирования требуемой шероховатости, чем в расходе (износе) гранул абразивного наполнителя. В этой связи за весь рабочий цикл виброабразивной обработки получают сокращение времени обработки и снижение расхода абразивных гранул при достижении требуемой шероховатости поверхности деталей.

Изобретение позволяет сократить время виброабразивной обработки деталей и уменьшить износ (расход) гранул абразивного наполнителя при достижении требуемых значений шероховатости поверхности обрабатываемых деталей. Это достигается путем увеличения амплитуды колебаний рабочей камеры при неизменной ее частоте в строгом соответствии с увеличением значения среднего радиуса контактной поверхности гранул абразивного наполнителя.

СПОСОБ ВИБРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ деталей абразивными гранулами, при котором задают значения амплитуды и частоты колебаний рабочей камеры, отличающийся тем, что первоначально назначают оптимальные значения амплитуды и частоты колебаний рабочей камеры, а обработку деталей ведут абразивными гранулами, средний радиус R₀ кривизны контактной поверхности которых выбирают по формуле
R_o= μ(1,258·π²)/σ_ε·α_ε,
где m коэффициент, принимающий значения 1 6 в зависимости от грануляции и степени обкатанности гранул,
s_ε и α_ε статистические параметры профиля рельефа абразивных гранул, зависящие от зернистости абразива в связке,
а затем при замене R₀ на R_н при условии R₀ < R_н амплитуду колебаний A_н выбирают по формуле
A_н A₀(R_н/R₀)^b,
где A₀ оптимальное значение амплитуды колебаний;
b 0,5 0,9 показатель степени.