КОМБИНИРОВАННЫЙ ШЛИФОВАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2000 года по МПК B24D5/14 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке металлов резанием, и может быть использовано на всех машиностроительных предприятиях для обработки заготовок абразивными кругами.

Известно устройство для шлифования (а.с. СССР N 1255414, 1986), позволяющее последовательно шлифовать поверхности заготовок крупно- и мелкозернистыми элементами круга, в котором относительное перемещение последних осуществляется при намагничивании рабочих поверхностей корпуса и выдвижных элементов, изготовленных из материалов, обладающих соответственно отрицательными и положительными магнитострикционными свойствами.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при исследовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве величина относительного перемещения крупно- и мелкозернистых элементов не превышает 10-12 мкм.

Также известен комбинированный шлифовальный круг, который позволяет произвести последовательную обработку поверхности заготовки крупно- и мелкозернистыми элементами (а.с. СССР N 1696290, 1991). Крупнозернистые элементы этого круга неподвижно закреплены на корпусе шлифовального круга, а мелкозернистые - на панели термобиметаллических пластин, расположенных внутри корпуса круга. При пропускании электрического тока пластины нагреваются и упруго изгибаются, осуществляя тем самым радиальное перемещение элементов с мелкозернистым абразивным слоем. Величина и скорость выдвижения мелкозернистых элементов, при прочих равных условиях, зависит от упругих свойств термобиметаллических пластин. Недостатком данной конструкции, с точки зрения достижения указанного ниже технического результата при использовании данного комбинированного круга, является необходимость питания электрическим током быстровращающегося в среде воздушно-жидкостного тумана шлифовального круга.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является комбинированный шлифовальный инструмент, выполненный в виде жестко закрепленных на корпусе элементов с крупнозернистым абразивным слоем и радиально установленных в корпусе элементов с мелкозернистым абразивным слоем, связанных с механизмом их радиального перемещения (патент РФ N 2042497, кл. В 24 D 5/14, 1995) и принятое за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве скорость выдвижения подвижных элементов с мелкозернистым абразивным слоем является постоянной.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для достижения требуемой шероховатости обработанной поверхности детали (или ее снижения) требуется изменить (уменьшить) скорость съема припуска на окончательном этапе обработки заготовки комбинированным шлифовальным инструментом.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в снижении шероховатости обработанной поверхности детали.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в комбинированном шлифовальном инструменте, выполненном в виде жестко закрепленных на корпусе элементов с крупнозернистым абразивным слоем и радиально установленных в корпусе элементов с мелкозернистым абразивным слоем, связанных с механизмом их радиального перемещения, выполненным в виде установленных в корпусе с возможностью радиального перемещения стаканов, имеющих каналы с различной площадью поперечного сечения по своей длине, по которым перетекает жидкость из одной полости стакана в другую при выдвижении мелкозернистого элемента.

Между отличительными признаками заявляемого изобретения и вышеизложенным техническим результатом существует причинно-следственная связь: при выдвижении элемента с мелкозернистым абразивным слоем изменяется (уменьшается) площадь поперечного сечения канала, через который перетекает жидкость из одной полости стакана в другую, вследствие чего изменяется (уменьшается) скорость выдвижения подвижного элемента и соответственно изменяется (уменьшается) скорость съема припуска с обрабатываемой заготовки, а следовательно, изменяется (уменьшается) шероховатость обработанной поверхности.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.);
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертежах представлено: на фиг. 1 изображен общий вид комбинированного шлифовального инструмента; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - выносной элемент I на фиг. 1, два варианта исполнения канала, через который перетекает жидкость из одной полости стакана в другую при выдвижении элемента с мелкозернистым абразивным слоем.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного результата, заключаются в следующем. Комбинированный шлифовальный инструмент содержит корпус 1 с крупнозернистым абразивным слоем 2, подвижные элементы 3 с мелкозернистым абразивным слоем 4, жестко соединенные с механизмами их радиального перемещения, выполненными в виде стаканов 5, внутри которых установлены пружины 6 и плунжеры 7. Внутренние полости стаканов 5 разделены неподвижно закрепленными в корпусе 1 плунжерами 7 на две части: нижнюю полость 8 и верхнюю полость 9, которые заполнены жидкостью (например, маслом И-20А), и соединены между собой каналом, имеющим переменную площадь поперечного сечения. Винты 10 служат для крепления подвижных элементов 3 к стаканам 5, эксцентриковые винты 11 и контргайки 12 - для регулировки величин выдвижения H₂ подвижных элементов 3.

Инструмент работает следующим образом.

При невращающемся шлифовальном круге рабочая поверхность подвижного элемента 3 с мелкозернистым абразивным слоем 4 утоплена с помощью специальной пружины 6 относительно рабочей поверхности корпуса 1 с крупнозернистым абразивным слоем 2 на величину H₁. После включения привода вращения шлифовальный круг вводится в контакт с обрабатываемой заготовкой. Обработка ведется крупнозернистым абразивом на режимах, соответствующих предварительному шлифованию, снимается основная часть припуска на обработку. Подвижные элементы 3 с мелкозернистым абразивным слоем 4, соединенные со стаканами 5, под действием сил инерции постепенно перемещаются в радиальном направлении по плунжерам 7, сжимая пружину 6. Жидкость перетекает из полости 8 в полость 9 через каналы с переменной площадью поперечного сечения в стакане 5. Скорость V_эл выдвижения подвижных элементов 3 с мелкозернистым абразивным слоем зависит от частоты вращения шлифовального круга, суммарной массы подвижного элемента 3, площади поперечного сечения канала в стакане 5, вязкости жидкости, перетекающей из полости 8 в полость 9, жесткости пружины 6. Площадь поперечного сечения канала изменяется по мере продвижения плунжера 7 вдоль канала ступенчато (фиг. 3, исполнение 1) или линейно (фиг. 3, исполнение 2) в зависимости от формы канала.

Величины H₁ и V_эл определяются из условия

где Т_пр - время предварительной обработки заготовки участками с крупнозернистым абразивным слоем 2.

Как только подвижные элементы переместятся на расстояние H₁, в обработку поверхности включаются участки с мелкозернистым абразивным слоем 4. В этом случае в течение времени Т_ок' в резании участвуют крупно- и мелкозернистые участки круга, а в течение времени Т_ок'' - только мелкозернистые участки круга:
Т_ок' + T_ок'' = T_ок
T_ок' = H/V_эл,
где Т_ок - время окончательной обработки заготовок, определяемое соответствующим припуском и требуемыми характеристиками качества обработанной поверхности; H - высота режущего профиля крупнозернистых участков круга.

На режиме окончательного шлифования будет удалена оставшаяся часть припуска. Суммарная величина перемещения H₂ подвижной державки 3 устанавливается с помощью эксцентрикового винта 11 и контргайки 12.

Возврат подвижных элементов 3 в исходное положение осуществляется при помощи пружины 6 после остановки шлифовального круга.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в машиностроении при обработке металлов резанием;
- для заявленного устройства, в том виде как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение может быть использовано на всех машиностроительных предприятиях для абразивной обработки заготовок. Инструмент содержит крупнозернистые абразивные элементы, неподвижно установленные на его корпусе. Участки с мелкозернистым абразивным слоем закреплены на подвижных элементах, радиально перемещающихся посредством механизмов радиального перемещения. Последние выполнены в виде стаканов с каналом переменной площади поперечного сечения и плунжеров с жидкостью в их полости. В процессе обработки крупнозернистыми элементами мелкозернистые постепенно перемещаются в радиальном направлении за счет инерции при перетекании жидкости через внутренние каналы с переменной площадью поперечного сечения внутри подвижного элемента. Скорость выдвижения подвижных элементов изменяется в зависимости от частоты вращения круга, площади поперечного сечения каналов, вязкости жидкости, что позволяет уменьшить скорость съема припуска на окончательном этапе обработки, а следовательно снизить шероховатость обрабатываемой поверхности. 3 ил.

Комбинированный шлифовальный инструмент, выполненный в виде жестко закрепленных на корпусе элементов с крупнозернистым абразивным слоем и радиально установленных в корпусе элементов с мелкозернистым абразивным слоем, связанных с механизмами их радиального перемещения, отличающийся тем, что каждый механизм радиального перемещения выполнен в виде установленного в корпусе с возможностью радиального перемещения стакана, имеющего канал с переменной площадью поперечного сечения, и плунжера, расположенного внутри стакана, полость которого заполнена жидкостью, при этом каждый элемент с мелкозернистым слоем жестко соединен со стаканом.