СПОСОБ ПОДАЧИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2000 года по МПК B24B55/02 B24B1/04 

Изобретение относится к машиностроению, касается обработки металлов резанием и может быть использовано при шлифовании заготовок из различных материалов.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении повышения эффективности операций шлифования при подаче СОЖ на торцы шлифовального круга через сопла за счет интенсификации движения СОЖ через поры круга.

Известен способ подачи СОЖ по авт.св. 1172683 СССР (опубл. в БИ N 30, 1985), при котором СОЖ подается на торцы шлифовального круга через сопла, симметрично расположенные относительно круга, а на сопла накладываются колебания, причем возбудитель колебаний выполнен в виде магнитов, установленных в торцевых плоскостях сопел и дисков из ферромагнитного материала, закрепленных по торцам круга, на поверхностях которых, обращенных к магнитам, выполнены по окружности пазы, при этом пазы расположены напротив магнитов и в шахматном порядке относительно пазов другого диска. При прохождении пазами магнитов, вследствие увеличения зазора сила взаимодействия между магнитом и диском резко уменьшается, что вызывает наложение колебаний на сопла и шлифовальный круг и благоприятно сказывается на стойкости круга, производительности и качестве шлифования. Кроме того, наложение колебаний на шлифовальный круг способствует интенсификации движения в его порах СОЖ, что приводит к увеличению ее количества, проникающего в зону шлифования, а это также благоприятно сказывается на процессе шлифования.

Недостатком описанного аналога является сложность конструкции и монтажа устройства на шлифовальном станке, низкая эффективность пропитки порового пространства шлифовального круга смазочно-охлаждающей жидкостью, поскольку на круг и сопла накладываются колебания одной частоты.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ подачи СОЖ, по авт.св. 806387 СССР (опубл. в БИ N 7, 1981), при котором жидкость подают на торцевые поверхности шлифовального круга через внутренние клиновые полости сопел, расположенных симметрично по торцам круга, а на сопла накладываются ультразвуковые колебания.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки. Наложение на сопла ультразвуковых колебаний способствует интенсификации движения жидкости через поры шлифовального круга к зоне шлифования.

Недостатком прототипа является низкая эффективность пропитки шлифовального круга смазочно-охлаждающей жидкостью, поскольку реализация данного процесса сдерживается параметрами ультразвукового (УЗ) сигнала, накладываемого на сопла. Указанный недостаток обусловлен тем, что синусоидальная форма УЗ-сигнала определенной частоты не дает полностью реализовать эффект кавитации, способствующий стабильному протеканию процесса пропитки шлифовального круга по следующей причине. Известно, что для каждой частоты УЗК существует верхний предел размеров газовых пузырьков, являющихся зародышами кавитации: в процессе кавитации участвуют лишь те пузырьки, размер которых меньше резонансных (Зарембо Л.К., Красильников В.А. Введение в нелинейную акустику. - М.: Наука, 1966, с. 262). Таким образом, при синусоидальной форме УЗ-сигнала с фиксированным значением частоты в процессе кавитации не принимают участия все растворенные в жидкости воздушные пузырьки.

Технический результат - повышение эффективности операций шлифования за счет интенсификации процесса прохождения СОЖ через поровое пространство в зону шлифования путем вовлечения в процесс кавитации большего количества пузырьков.

Для достижения технического результата заявляемое изобретение "Способ подачи смазочно-охлаждающей жидкости" содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной, связанной с техническим результатом задачи.

Способ подачи СОЖ заключается в том, что жидкость подают на торцевые поверхности шлифовального круга через внутренние клиновые полости сопел, расположенных по торцам круга, на сопла накладывают ультразвуковые колебания частотно-модулированной формы, а сопла симметрично расположены с зазором по отношению к торцам шлифовального круга, величина которого составляет 0,1 - 0,5 мм.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки. Форма УЗ-колебаний, накладываемых на сопла, является частотно-модулированной, что способствует интенсификации процесса прохождения СОЖ через поровое пространство в зону шлифования.

Между отличительными признаками и техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Частотно-модулированная форма УЗ-колебаний, накладываемых на сопла, интенсифицирует процесс пропитки шлифовального круга, благодаря чему повышается эффективность операций шлифования за счет снижения тепловой напряженности.

Известно, что расширение спектра частот УЗ-колебаний волновода приводит к интенсификации процесса кавитации СОЖ.

Для наложения на волновод УЗ-колебаний частотно-модулированной формы необходим электрический сигнал УЗ-частоты, модулированный по частоте, который может быть получен с помощью специального генератора.

Широкий спектр частот, занимаемый частотно-модулированным колебанием, способствует значительному расширению диапазона размеров пузырьков, способных кавитировать. Так, присутствие в спектре УЗ-колебаний с минимальной частотой, вызывает кавитацию пузырьков, имеющих достаточно большие размеры. В то же время, звуковое давление пропорционально колебательной скорости частиц, а та в свою очередь - частоте колебаний и амплитуде колебательного смещения частиц. Поэтому наличие в спектре колебаний с максимальной частотой способствует вовлечению в процесс кавитации пузырьков, имеющих весьма малые размеры (Зарембо Л.К., Красильников В.А. Введение в нелинейную акустику. - М.: Наука, 1966, с. 259 - 262).

Таким образом, применение частотно-модулированных колебаний приводит к значительному увеличению диапазона размеров пузырьков, способных кавитировать, что способствует, в конечном счете, интенсификации пропитки СОЖ сквозь поры шлифовального круга.

Между отличительными признаками и техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Наложение на сопла частотно-модулированных колебаний способствует интенсификации движения СОЖ через поры круга в зону шлифования. Увеличение количества СОЖ в зоне шлифования способствует повышению эффективности процесса шлифования: увеличению производительности, периода стойкости шлифовального круга и улучшению качества шлифованных деталей.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, неизвестна 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 при шлифовании заготовок из различных материалов с получением технического результата, заключающегося в интенсификации процесса пропитки шлифовального круга СОЖ, обуславливающего повышение эффективности операций шлифования.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено устройство для подачи СОЖ по предлагаемому способу.

Устройство содержит два сопла 1, симметрично расположенных с зазором Δ = 0,1 - 0,5 мм по отношению к торцам шлифовального круга 2 и связанные с преобразователями колебаний 3. С соплами 1 соединены штуцеры 4. Источником сигнала является ультразвуковой генератор 5 с частотной модуляцией.

СОЖ от централизованной системы охлаждения или от стандартного электронасоса через трубопроводы и штуцеры 4 поступает в сопла 1. К преобразователям 3 подводится частотно-модулированный электрический сигнал УЗ-частоты от генератора 5, в результате чего на сопла 1 накладываются колебания.

Часть СОЖ за счет воздействия УЗК и режима гидродинамической смазки попадает в поры вращающегося шлифовального круга 2, а другая движется по торцевым поверхностям шлифовального круга в виде торцевых жидкостных потоков. Жидкость, попавшая в поры круга, под действием центробежных сил выбрасывается на его периферию и, проникая в зону контакта круга с заготовкой, способствует повышению эффективности процесса шлифования. Наложение на сопла 1 частотно-модулированных УЗК интенсифицирует движение СОЖ через поры круга в зону контакта его с заготовкой.

Опытную проверку способа осуществляли при круглом наружном шлифовании заготовок из стали 14Х17H2. На сопла накладывали частотно-модулированные колебания с несущей частотой 18,6 кГц и девиацией частоты 2 кГц. Форма колебаний несущей частоты и модулирующего сигнала - синусоидальная.

В качестве базы сравнения на сопла накладывали синусоидальные колебания частотой 18,6 кГц.

Использование заявляемого способа по сравнению с прототипом позволяет повысить период стойкости шлифовального круга на 30 - 40% и на 20 - 30% уменьшить параметр R_a шероховатости шлифованных деталей.

Заявляемый способ подачи СОЖ представляет значительный интерес народного хозяйства, так как позволит увеличить период стойкости шлифовальных кругов на 30 - 40%, уменьшив тем самым их расход, и повысить производительность операций шлифования.

Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Жидкость подают на торцовые поверхности шлифовального круга через внутренние клиновые полости сопел, расположенных симметрично по торцам круга. На сопла накладывают частотно-модулированные ультразвуковые колебания. Изобретение позволяет увеличить период стойкости шлифовальных кругов, повысить производительность и улучшить качественные характеристики шлифовальных деталей. 1 ил.

Способ подачи смазочно-охлаждающей жидкости, при котором ее подают на торцевые поверхности шлифовального круга через внутренние клиновые полости сопел, расположенных по торцам круга, а на сопла накладывают ультразвуковые колебания, отличающийся тем, что на сопла накладывают колебания частотно-модулированной формы, сопла симметрично расположены с зазором по отношению к торцам шлифовального круга, а величина зазора составляет 0,1 - 0,5 мм.