СПОСОБ ПРАВКИ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА Российский патент 2000 года по МПК B24B53/04 B24B1/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при правке шлифовальных кругов.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении рельефа рабочей поверхности шлифовального круга, обеспечивающего максимальную производительность и качество обработанных деталей.

Известен способ правки шлифовальных кругов по а.с. СССР N 1684001, B 24 B 53/00; опубл. в бюл. N 38 15.10.91, в соответствии с которым на правящий инструмент накладывают колебания, представляющие суперпозицию колебаний различной частоты, в результате чего на рабочей поверхности шлифовального круга формируется макрорельеф (волны) с различным шагом.

Недостатком описанного аналога является обеспечение макрорельефа с одинаковой высотой неровностей, что не позволяет обеспечить максимальную производительность и качество при обработке.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ правки шлифовального круга по а. с. СССР N 1230809, B 24 B 53/00, опубл. в бюл. N 18 15.05.86 г., согласно которому правящий инструмент перемещают вдоль образующей шлифовального круга и сообщают ему колебания в направлении, перпендикулярном рабочей поверхности круга с изменяющейся амплитудой, причем изменение амплитуды осуществляют воздействием на правящий инструмент наряду с основными дополнительными колебаниями.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки. Наложение на правящий инструмент колебаний с различными (основной и дополнительной) частотами способствует образованию на рабочей поверхности шлифовального круга макрорельефа (волн) с различной высотой неровностей.

Недостатком прототипа является обеспечение на рабочей поверхности круга макрорельефа с изменяющейся амплитудой, имеющего два шага, причем один соответствует частоте основных, другой - дополнительных колебаний, что не позволяет обеспечить максимальную производительность и качество обработки.

Указанный недостаток обусловлен тем, что спектр колебаний, накладываемых на насадок, содержит лишь две частоты - основную и дополнительную, а амплитуда как основных, так и дополнительных колебаний не изменяется.

Технический результат изобретения - повышение производительности шлифования и улучшение качественных характеристик шлифованных деталей после правки кругов по данному способу.

Для достижения технического результата заявляемое изобретение "Способ правки шлифовального круга" содержит следующие общие, выраженные общими понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной, связанной с техническим результатом задачи.

Правящий инструмент перемещают вдоль образующей шлифовального круга, осуществляя тем самым правку последнего. На правящий инструмент в направлении, перпендикулярном рабочей поверхности круга, накладываются колебания с различными (основной и дополнительной) частотами. Частота колебаний, накладываемых на инструмент, изменяется с определенной скоростью, т.е. колебания являются частотно-модулированными. Одновременно изменяется и амплитуда колебаний правящего инструмента, т.е. колебания являются и амплитудно-модулированными.

Частотная и амплитудная модуляция колебаний, накладываемых на правящий инструмент, осуществляется таким образом, что большей частоте соответствует меньшая амплитуда колебаний и наоборот.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки.

Частота колебаний, накладываемых на инструмент, изменяется с определенной скоростью, т.е. на инструмент накладываются частотно-модулированные колебания, благодаря чему на шлифовальном круге при правке формируется рельеф с различным шагом, причем шаг рельефа изменяется от некоторой минимальной величины до максимальной.

Одновременно с частотой изменяется и амплитуда колебаний правящего инструмента, благодаря чему на шлифовальном круге формируется макрорельеф с различной высотой неровностей.

Модуляция колебаний, накладываемых на насадок, осуществляется таким образом, что большей частоте соответствует меньшая амплитуда, а меньшей частоте - большая амплитуда, что позволяет формировать на поверхности шлифовального круга рельеф, содержащий как волны относительно большой высоты с большими шагами, так и волны относительно малой высоты с малыми шагами, а также волны с шагами и высотами, имеющими промежуточное значение.

Между отличительными признаками и техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Наличие на рабочей поверхности шлифовального круга волн с относительно большой амплитудой и шагом, а также волн с относительно малой амплитудой и шагом способствует повышению производительности шлифования и улучшению качества шлифованных деталей, поскольку вышеуказанное сочетание шага и высоты макрорельефа позволяет получить оптимальную режущую способность рабочей поверхности круга.

Для осуществления изменения частоты колебаний правящего инструмента на него накладывают частотно-модулированные колебания, а форма электрического сигнала, подводимого к преобразователю ультразвуковых колебаний, должна быть частотно-модулированной.

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 существенных 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 правке шлифовальных кругов с получением технического результата, заключающегося в формировании на рабочей поверхности шлифовального круга рельефа, содержащего как волны относительно большой высоты с большими шагами, так и волны относительно малой высоты с малыми шагами, а также волны с высотой и амплитудой, имеющие промежуточное значение, обуславливающего обеспечение достижения технического результата - повышения производительности шлифования и улучшения качественных характеристик шлифованных деталей после правки кругов по данному способу, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг. 1 - устройство для правки шлифовального круга; на фиг. 2 - траектория колебания насадка при правке по предлагаемому способу.

Заявляемый способ правки шлифовального круга может быть реализован с помощью следующих материальных объектов (фиг. 1). Устройство для правки содержит правящий инструмент 1, жестко закрепленный в отверстии излучающей накладки 2.

В накладку 2 ввернута шпилька 3, на которой смонтирован пьезоэлектрический преобразователь ультразвуковых колебаний, состоящий из пьезокерамических пластин 4 и лепестков 5, сжатых отражающей накладкой 6, конструктивно выполненной в виде гайки.

Процесс правки шлифовального круга целесообразно осуществить следующим образом.

В процессе правки шлифовального круга правящим инструментом 1 к лепесткам 5 преобразователя подается электрический сигнал от генератора ультразвуковых колебаний. Форма сигнала, излучаемого генератором - частотно-модулированная, а основная резонансная частота преобразователя совпадает с минимальной боковой частотой спектра частот, занимаемых частотно-модулированным сигналом. Практически это означает увеличение амплитуды колебаний на минимальной частоте и уменьшение на максимальной. Колебания, генерируемые пьезоэлектрическим преобразователем, через излучающую накладку 2 передаются правящему инструменту 1.

Вышеуказанная форма колебаний способствует формированию на рабочей поверхности шлифовального круга рельефа, содержащего волны относительно большой высоты с большими шагами, так и волны относительно малой высоты с малыми шагами, а также волны с высотой и амплитудой, имеющие среднее значение.

Рельеф поверхности круга с большой высотой и шагом обеспечивается при колебании инструмента с максимальной амплитудой A_max и минимальной частотой (длина волны при этом - максимальная - λ_max ); рельеф с малой высотой и шагом формируется при колебании инструмента с минимальной амплитудой A_min и максимальной частотой (длина волны при этом - минимальная - λ_min (фиг. 2).

Опытную проверку способа осуществляли на круглошлифовальном станке 3Б151. Шлифовальный круг, вращающийся со скоростью 35 м/с, правили по предлагаемому способу, подводя к преобразователю частотно-модулированный сигнал амплитудой 300 В, имеющий несущую частоту 18,6 кГц и девиацию частоты 2 кГц. Форма колебаний несущей частоты и модулирующего сигнала - синусоидальная.

Основная резонансная частота преобразователя совпадала с минимальной боковой частотой спектра частот, занимаемых частотно-модулированным сигналом, что дало возможность получить большую амплитуду колебаний на минимальной частоте и меньшую - на максимальной.

Режим правки - 3 прохода со съемом за каждый проход слоя круга величиной 0,03 мм: скорость подачи - 0,3 м/мин. Правящий инструмент - алмазная игла.

В качестве базы сравнения использовали правку с наложением на правящий инструмент синусоидальных колебаний с двумя частотами: 18,6 и 15,6 кГц. Амплитуда электрических сигналов, подводимых к преобразователю - 300 В.

Проправленным кругом шлифовали заготовки из стали 14Х17Н2 со скоростью врезной подачи 1 мм/мин. Результаты исследований показали, что использование модулированного сигнала при правке круга позволяет увеличить производительность шлифования до 25% за счет возможности увеличения скорости подачи до 1,25 мм/мин при сохранении качественных характеристик шлифованных деталей или увеличить период стойкости шлифовального круга на 30% и улучшить качественные характеристики при одинаковой подаче, равной 1 мм/мин.

Согласно данным проводимых экспериментов заявляемое изобретение позволяет увеличить производительность шлифования и улучшить качественные характеристики шлифованных деталей.

Заявляемый способ правки шлифовального круга представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволит повысить производительность не менее чем на 25%.

Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Изобретение возможно использовать в машиностроении при правке шлифовальных кругов. Правящий инструмент перемещают вдоль образующей шлифовального круга. Правящему инструменту сообщают колебания в направлении, перпендикулярном рабочей поверхности шлифовального круга. Одновременно изменяют частоту и амплитуду колебаний правящего инструмента, т.е. используют амплитудную и частотную модуляцию колебаний. Модуляция осуществляется таким образом, что большей частоте соответствует меньшая амплитуда колебаний и наоборот. Использование модулированного сигнала увеличивает производительность шлифования за счет возможного увеличения скорости подачи, а также стойкость круга и качественные характеристики при одинаковой подаче. 2 ил.

Способ правки шлифовального круга, включающий перемещение правящего инструмента вдоль образующей шлифовального круга и сообщение ему колебаний в направлении, перпендикулярном рабочей поверхности круга, с различными частотами, отличающийся тем, что производят одновременное изменение частоты и амплитуды колебаний правящего инструмента из условия соответствия большей частоты меньшей амплитуде, а меньшей частоты - большей амплитуде, при этом частоту колебаний изменяют с определенной скоростью.